1.1 氫燃料電池汽車的定義

氫燃料電池汽車（以下又稱為燃料電池汽車）是利用氫氣和空氣中的氧，在催化劑的作用下在燃料電池中經電化學反應產生的電能，并作為主要動力源驅動的汽車。燃料電池汽車實質上是電動汽車的一種，在車身、動力傳動系統、控制系統等方面，燃料電池汽車與普通電動汽車基本相同，主要區別在于動力電池的工作原理不同，圖1-1所示為燃料電池汽車的基本結構，主要部件有高壓儲氫瓶、燃料電池、動力電池、驅動電機和動力控制單元等。高壓儲氫瓶存儲燃料電池系統反應所需的氫氣，氫在燃料電池中與空氣中的氧氣發生氧化還原反應產生電能，并與可充電儲能系統（Rechargable Energy Storage System, REESS）一起為驅動電機供電，再由驅動電機帶動汽車的機械傳動裝置，驅動汽車前進。

與傳統汽車和純電動汽車相比，燃料電池汽車具有以下特點。

（1）能量轉化效率高

燃料電池沒有活塞或渦輪等機械部件及中間環節，且不受卡諾定律的限制，能量轉換效率可高達60%～80%，為傳統內燃機的2～3倍。

（2）無污染，零排放

燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水；若以富氫有機化合物重整制得的氫作為燃料，生成物除了水可能還有少量二氧化碳，但排放量比傳統汽車少得多，且不包含其他氮化物、硫化物等污染排放物。

（3）氫來源廣泛

氫氣的來源可包括煤和天然氣為主的化石能源重整制氫、焦爐煤氣、氯堿尾氣、丙烷脫氫為主的工業副產氣制氫，以及利用可再生能源電解水制氫。因此，氫燃料電池汽車的發展可減少對石油資源的依賴，優化交通能源結構。

（4）續駛里程長

燃料電池汽車續駛里程由車載儲氫瓶的總容量決定，理論上長途行駛能力接近于傳統內燃機汽車，克服了純電動汽車續駛里程短的缺點。

（5）加氫時間短

燃料電池汽車加注一次氫氣的時間約為5～15min，而純電動汽車進行一次快充也至少需要30min。

（6）噪聲和振動小

燃料電池在發電過程中運行平穩、噪聲低，除了空壓機、氫氣循環泵/引射器和冷卻系統以外，無其他大噪聲運動部件。