一、氫動力汽車概述
1、概念
氫動力汽車是指以氫為主要能量作為移動的汽車。一般的內燃機，通常注入柴油或汽油，氫汽車則改為使用氣體氫。燃料電池和電動機會取代一般的引擎，即氫燃料電池的原理是把氫輸入燃料電池中，氫原子的電子被質子交換膜阻隔，通過外電路從負極傳導到正極，成為電能驅動電動機；質子卻可以通過質子交換膜與氧化合為純凈的水霧排出。
2、優劣分析
優點：氫動力汽車是一種真正實現零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染，零排放，儲量豐富等優勢，因此，氫動力汽車是傳統汽車最理想的替代方案。與傳統動力汽車相比，氫動力汽車成本至少高出20%。
缺點：氫燃料電池成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照技術條件來說非常困難，因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低二氧化碳排放。
3、工作原理
將氫氣送到燃料電池的陽極板(負極)，經過催化劑(鉑)的作用，氫原子中的一個電子被分離出來，失去電子的氫離子(質子)穿過質子交換膜，到達燃料電池陰極板(正極)，而電子是不能通過質子交換膜的，這個電子，只能經外部電路，到達燃料電池陰極板，從而在外電路中產生電流。電子到達陰極板后，與氧原子和氫離子重新結合為水。由于供應給陰極板的氧，可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給陽極板供應氫，給陰極板供應空氣，并及時把水(蒸氣)帶走，就可以不斷地提供電能。燃料電池發出的電，經逆變器、控制器等裝置，給電動機供電，再經傳動系統、驅動橋等帶動車輪轉動，就可使車輛在路上行駛。與傳統汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60~80%，為內燃機的2～3倍。燃料電池的燃料是氫和氧，生成物是清潔的水，它本身工作不產生一氧化碳和二氧化碳，也沒有硫和微粒排出。因此，氫動力汽車當之無愧地是未來汽車發展的重點！
二、氫燃料特點分析
1、氫燃料介紹
氫是一種無色的氣體。燃燒一克氫能釋放出142千焦爾的熱量，是汽油發熱量的3倍。它燃燒的產物是水，沒有灰渣和廢氣，不會污染環境。氫的重量特別輕，它比汽油、天然氣、煤油都輕多了，因而攜帶、運送較不方便，但氫作為燃料仍然被認為將會成為21世紀最理想的能源。氫燃料作為能源的突出特點是無污染、效率高 、來源廣、可循環利用等。
2、制氫方法
傳統的工業生產氫能的方法，包括天然氣或裂解石油制氫、無二氧化碳排放制氫、煤汽化制氫、甲醇制氫及變壓吸附制氫等。并對再生氫的制備方法、物理法儲氫、化學法儲氫、碳材料吸附儲氫展開論述，最后對其今后的發展動向作出預測及總結。
3、儲氫方法
傳統儲氫方法有兩種，一種方法是利用高壓鋼瓶（氫氣瓶）來儲存氫氣，但鋼瓶儲存氫氣的容積小，而且還有爆炸的危險；
另一種方法是儲存液態氫，但液體儲存箱非常龐大，需要極好的絕熱裝置來隔熱。近年來，一種新型簡便的儲氫方法應運而生，即利用儲氫合金（金屬氫化物）來儲存氫氣。
三、國外氫動力汽車發展現狀
美國能源部在近日對外表示，韓國汽車制造商現代汽車、德國汽車制造商奔馳、日本車企日產汽車和豐田汽車已經與該部門達成了協議，將準備推出首輪氫動力汽車。這一公共部門與私人企業合作模式將會把關注的重點放在氫能源基礎設施的構建上，且將會把這個命名為H2USA。
主要發達國家氫能源汽車發展情況
1、美國
早在1994年，克林頓政府實施“新一代汽車合作計劃”（PNGV），耗資15億美元，開發3倍于當時燃料效益的新一代先進轎車。布什政府提出“自由轎車”（Freedom car）項目以及“自由燃料”（Freedom fuel）計劃（氫計劃），總共耗資17億美元，從事氫能燃料電池、氫能基礎建設與尖端車輛科技的發展。
美國計劃在2020年廣泛推廣實用性的氫燃料電池車。美國政府堅信，到2015-2020年，燃料電池電動汽車和氫燃料的加注基礎設施，將一切準備就緒。
2、日本
從世界范圍看，日本是新能源車技術發展速度最快的幾個國家之一，特別是在混合動力汽車的產品發展方面，日本居世界領先地位。在燃料電池汽車領域，日本從1993年起就開始實施“世界能源網絡”計劃，深人研究氫及其基礎設施技術，希望到2020年逐步推廣氫能。
3、歐洲
在歐洲層面上，荷蘭、丹麥、瑞典、法國、英國與德國六國已經達成共同開發推廣氫能源汽車的協議，各國將一同建設一個歐洲氫氣設施網絡，并協調能源傳輸。
據荷蘭政府網刊登的信息顯示，今后兩年荷蘭將通過多項措施推廣氫燃料電池車，荷蘭基礎設施與環境部國務秘書曼斯費爾特表示，荷蘭正處于向氫能源汽車轉型的歷史性時點。從今年起的一段時間內，現代、豐田、戴姆勒克萊斯勒、本田等公司都將在荷蘭市場推出氫能源汽車。因此，荷蘭國內需要為這項產業升級做好應有的準備工作，政府與市場將通過補貼、增加排放稅等途徑，協力創造有利于氫能源汽車推廣與研發的環境。
目前，荷蘭已有部分氫燃料公共汽車作為示范項目運行，預計2015年全球市場上將有數千輛氫燃料電池車。荷蘭政府的帶頭作用，將全球氫能源汽車的發展推上新的階段。
英國政府提出，將大力發展氫燃料電池汽車，其計劃2030年之前英國氫燃料電池車保有量達到160萬輛，并在2050年之前使其市場占有率達到30%-50%。
4、加拿大
政府投入2.15億加元進行“氫能早期采用者計劃”，用于開發新觀念，包括氫能高速公路的建設。“加拿大運輸燃料電池聯盟”，政府出資2300萬加元展示燃料電池車。還有，“加拿大燃料電池氫能社區 伙伴”、“溫哥華燃料電池專案”以及“復合燃料電池運輸公共項目”等項目。
5、冰島
人口僅28萬，58%的能源和近100%的電力來自水電和地熱，早在1999年就提出到2030年將率先建成氫經濟，首先更換首都雷克雅未克的全部公交車，一并使全部機動車和漁船使用氫燃料電池。
四、國內氫動力汽車發展現狀
我國早在2001年2月，“十五”國家高新技術研究發展計劃（簡稱863計劃）電動汽車重大專項通過了科技部立項論證會，這是我國有史以來最大的新能源汽車科技專項項目正式啟動?？傮w投入24億人民幣，三大汽車集團、112家科研單位參與研發，同時制訂了三大戰略目標（實現我國車用潔凈燃料的戰略轉換，減輕對石化能源需求的壓力；跳出先污染再治理的怪圈，首先解決大城市公交問題，改善城市大氣環境；跨越式發展，在世界汽車工業新一輪競爭中占領制高點）、“三橫三縱”研發布局（三橫：純電動車、混合動力汽車、燃料電池汽車；三縱：電池、電機、控制系統的零部件）和新能源汽車發展戰略（優先發展燃料電池汽車。
國務院印發的《節能與新能源汽車產業發展規劃》中提到，十二五期間，我國將繼續開展燃料電池汽車運行示范，提高燃料電池系統的可靠性和耐久性，帶動氫的制備、儲運和加注技術發展，使我國燃料電池汽車、車用氫能源產業與國際同步發展。
同濟大學和上汽聯合研制的氫燃料電池車，曾在2011年必比登新能源車大賽上獲得第三名。與世界領先技術相比，中國的燃料電池和儲氫罐的承壓技術還有差距，但基本技術已經具備。
我國盡管沒有官方大力提倡和投資，氫燃料電池車也在頑強研發中。上汽從2006年起開始研發氫燃料電池車。2014年3月28日，上汽和大眾汽車集團在德國簽署聯合聲明，共同開發氫燃料電池技術，據稱持續投入已超過10億元。
目前，我國首輛氫燃料電池電動機車歷時四年終于研制成功，目前可以用于工業領域，比如礦山牽引車。另外，08年奧運會期間我國自主研制的20輛氫燃料電池轎車投入運營，為首批獲得國家上路許可證的燃料電池汽車，同濟大學參與研制。
五、氫動力汽車前景分析
1、氫燃料行業前景光明
氫能源行業的美好前景尚不止如此。美國移動通信運營商巨頭斯普林特日前就表示，該公司將使用氫燃料電池作為其城市屋頂站點的備用能源，并已布局了約500組氫燃料電池，來為該公司自身的網絡布局提供備用電源系統。
氫燃料電源系統吸引通信行業的一個原因是模組化和相對輕的電池重量，這使得氫燃料電池更容易被安裝。需要指出的是，氫燃料電池可以在地面再次充電，而無須將其搬到屋頂續航，這是與以往柴油發電機相比的一大優勢所在。斯普林特的這項投資已經得到了美國能源部的財政支持。
聯邦卡車也同樣得到了美國能源部的財政撥款，其中被授予的300萬美元應用在氫燃料電池動力增程器項目中，并與史密斯電動汽車（SEV）和普拉格能源共同合作完成。該項目研究的核心在于給20輛聯邦廂式貨車提供氫動力增程器，到目前為止，應用鋰電池結合10千瓦的普拉格GenDrive 1000系列的氫動力增程器，一次充電就可使聯邦卡車續航里程翻倍。
近期，普拉格能源對外界宣布其GenDrive1000系列再添“新丁”——GenDrive1900，該系列燃料電池將用來替代酸鉛蓄電池，且能源補充僅需兩分鐘，使公司的客戶群擴大到零售業和制造業等領域。普拉格能源公司總裁兼首席運營官安迪•瑪施表示：“新產品拓寬了我們的市場領域，有力地維護了我們作為領先的質子交換膜（PEM）燃料電池集成商在物料搬運行業的地位。”
此外，目前正在測試氫燃料電池技術的公司還包括巴拉德動力系統、Hydrogenics公司和昆騰燃料系統技術。巴拉德在去年協助澳大利亞電信股份有限公司在容易發生電路故障的鄉村安裝了9個燃料電池備用電源，以緩解由于意外停電給用戶帶來的不便。
2、氫動力汽車或迎來春天
近年來，國際主流車企致力于在電動汽車領域探索的同時，也在紛紛聯手以期尋求在燃料電池領域獲得突破，從而為新能源汽車謀求另一新出路。據日本媒體報道，本田和通用汽車上月正式宣布，將在燃料電池車等共同開發領域展開合作。事實上，除了本田與美國通用外，豐田也正在計劃與寶馬在2020年之前開發出新的燃料電池基礎系統，其中，豐田向寶馬提供基礎性技術，而寶馬則利用其在氫氣瓶等輕量材料“碳纖維”上所具有的優勢與之合作。此外，日產與德國戴姆勒、美國福特也在開展合作，并計劃在2017年發售相關車型。
業內人士表示，車企之間的開發競爭日趨激烈有助于量產技術的革新和制造成本的降低，進而有利于大幅削減用于氫氧反應催化劑的白金使用量，從而降低燃料電池車成本。富士經濟公司統計顯示，燃料電池車的全球市場規模在2013年至2025年期間有望飆升。這意味著，氫動力車正成為特斯拉為代表的鋰電池車的重要對手。
國際汽車廠商紛紛“下注”氫動力汽車的同時，中國車企也不甘落后。行業研究人士表示，中國氫氣資源很豐富，相較太陽能、風能等清潔能源，氫能是更穩定和易于儲存的能源，最適合全部儲存起來作為汽車燃料，而“充氫”過程中的氫氧結合，則是典型的循環經濟。
受技術、成本和基礎設施的制約，國際上對氫燃料電池車商業化的目標從2014年推遲到2017年。要實現這一目標， 取決于燃料電池中作為催化劑的鉑金用量進一步下降，同時燃料電池壽命提高到5000小時(相當于跑20萬公里)以上，動態穩定性提高，另外，大規模的制氫和存儲工藝也有待解決完善。
