燃料电池汽车的工作原理和优缺点简介

燃料电池汽车( FCV) 是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。与通常的电动汽车比较, 其动力方面的不同在于FCV 用的电力来自车载燃料电池装置, 电动汽车所用的电力来自由电网充电的蓄电池。

一、燃料电池汽车的工作原理

燃料电池汽车的工作原理是，作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧气发生氧化还原化学反应，产生出电能来带动电动机工作，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前桥（或后桥）等行走机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。

燃料电池的反应结果会产生极少的二氧化碳和氮氧化物，副产品主要产生水，因此被称为绿色新型环保汽车。燃料电池汽车是电动汽车的一种，其核心部件燃料电池。通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能动力。

燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。

二、燃料电池电动汽车的优点

1、排放几乎为零：燃料电池采用的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水。它本身工作不产生CO和CO2 ，也没有硫和微粒排出，没有高温反应，也不产生NO x 。如果使用车载的甲醇重整催化器供给氢气，仅会产生微量的CO和较少的CO2 。

2、能量转化效率高：燃料电池的能量转换效率可高达60%～80%，为内燃机的2～3倍。

3、寿命长：燃料电池本身工作没有噪声，没有运动性，没有振动，其电极仅作为化学反应的场所和导电的通道，本身不参与化学反应，没有损耗，寿命长。

4、燃料来源广泛：氢燃料来源广泛，可以从可再生能源获得，不依赖石油燃料。

燃料电池的种类繁多，通常可以依据其工作温度、燃料种类、电解质类型进行分类。按工作温度，燃料电池可分为高、中、低温型三类。工作温度从常温至100℃为低温燃料电池；工作温度100℃～300℃为中温燃料电池；工作温度在500℃以上为高温燃料电池。按燃料来源，燃料电池可分为两类，第一类是直接式燃料电池，即燃料直接使用氢气；第二类是间接式燃料电池，其燃料是通过某种方法把氢气（H2）、甲烷（CH4）、甲醇（CH3OH）或其他烃类化合物转变成氢或富含氢的混合气供给燃料电池。按电解质划分，燃料电池大致上可分为五类：①碱性燃料电池（AFC）。②磷酸型燃料电池（PAFC）。③固体氧化物燃料电池（SOFC）。④熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）。⑤质子交换膜燃料电池（PEMFC）。

三、燃料电池电动汽车的缺点

目前大部分氢燃料电池的综合能量转化率，远没有纯电动高，如果是可再生方法，效率一般较发电为低，相比纯电动是能源的浪费，会增加行驶成本；如果是化石能源生成，即时是副产物，也总归是产生污染的生产过程的副产物；如果是电力制氢，白白增加一道造成能量损耗的工序。综合起来单就行驶的能源消耗可能没有纯电动或插电混动经济环保。

氢燃料电池技术不够成熟

成本较高目前缺乏加氢的基础设施，而且跟充电站的建设一样，存在先有鸡还是先有蛋的困境，而且不像汽车充电起步初期可以多利用家庭设备推动普及，慢慢扩展到公共充电桩和大型快速充电站，而只能一步调到大型加氢站。早期基础设施推广阻力大，反过来造成燃料电池汽车销量难以扩大。这个是最大的硬伤。另外燃料电池汽车如何加注发电用的燃料就是个问题。