紅網時刻新聞4月21日訊（記者 龍真）加氫3分鐘，續航600公裡……近年來，作為新能源汽車的主要技術路徑之一，“氫能汽車”正帶給人們無窮的想象空間。

而在今年北京冬奧會期間，在延慶和張家口賽區，千餘輛氫能大巴穿梭在賽場之間，讓氫能汽車再次走到聚光燈下。

那麼，氫能汽車的工作原理是什麼？它與燃油車、電動車又有什麼不同呢？

什麼是氫能汽車

首先我們要了解什麼是氫能汽車，氫能汽車是以氫作為能源的汽車。一般的汽車是以内燃機燃燒柴油或汽油産生的推力作為動力源，而氫能汽車包括氫内燃機汽車和氫燃料電池車，其中前者的動力來源為氫氣在内燃機中燃燒産生的能源、後者則使氫或含氫物質與空氣中的氧在燃料電池中反應産生電力推動電動機，由電動機推動車輛。

氫能汽車的種類

氫能汽車主要分為兩大類，氫内燃機和氫燃料電池技術。

氫内燃機

氫燃料電池技術

氫内燃機汽車的工作原理

氫氣發動機的原理與燃油内燃機相同，是一種通過燃燒釋放反應氣體的化學能，通過氣體膨脹做功的動力設備。

氫氣内燃機其實并不是什麼新鮮的概念，它的起步很早，可以追溯到19世紀中期。1841年，英國頒發了第一個用氫氣氧氣混合氣工作的發動機的專利。

在所有的汽車品牌中，堅持研發氫内燃機技術的要當屬寶馬。1978年寶馬就開始研究氫燃料動力，他們在1996年的世界氫能會議上展示了一款氫氣内燃機汽車，随後在2000年德國漢諾威世博會上展示了用自家旗艦7系改造的750HL示範運營車隊。

2007年，寶馬推出了迄今為止氫内燃機汽車最接近量産的産品——Hydrogen 7。但最終結果我們也看到了，寶馬現在将精力轉到氫燃料電池方向。

以氫燃料為動力的寶馬7系

而且氫内燃機有個弊端，那就是氫氣在發動機内燃燒，雖然會生成水，但是也會和吸入的空氣，在高溫下産生一定的NOx。而且由于氫内燃機的溫度更高，NOx的排放問題比起傳統内燃機更加嚴峻。

氫燃料電池汽車的工作原理

氫燃料電池技術是目前各大車企的主流方向，工作原理就是将氫送到燃料電池的陽極，在催化劑的作用下，一個氫原子被分解成2個氫離子和2個電子，氫離子穿過質子交換膜，與氧氣結合生成水，電子無法穿過交換膜，隻能經過外部電路，被迫産生電流。

理論上來說，隻要不斷地給陽極輸送氫氣，給陰極輸送氧氣，就可以持續地産生電能。

氫轉換成電能的工作原理

氫燃料電池很好地避免氫内燃的缺點，比如化學反應不需要高溫，所以能量交換後的産物隻有水，能量密度更高，能量轉換效率要比氫内燃機高很多。

氫燃料電池車的動力系統主要由高壓氫氣儲罐、動力電池、燃料電池電堆、燃料電池升壓器和驅動電等幾部分構成。

氫燃料電池車的動力系統主要組成部分

其中，燃料電池電堆是氫燃料電池車最核心部件，為電動發動機供電；高壓氫氣儲罐則提供燃料，動力電池組提供而外的功率，讓車加速、爬坡和高速運行。此外，在車輛滑行時，能量控制單元将驅動電機變為發電機，從而将部分汽車動能變為電能給動力電池充電。

氫燃料電池汽車的工作原理

相比于普通汽車，氫燃料電池車的排放隻有純淨的水，且隻需要少量氫氣（2.5公斤）即可續航400公裡左右，燃料的成本要大大低于汽油、柴油等内燃機燃料。

而相比于純電動汽車，氫燃料電池車以PEMFC電池堆替代锂電池，作為電動發動機的能量來源，使得汽車擁有了更遠的續航裡程；同時，充能（充氣）時間從電動車的1-2小時變為了氫燃料電池車的3-5分鐘，和加油的時間差不多。

氫氣如何制造

當前氫能的推廣和應用，還存在很多難題，首當其沖的就是氫氣的制造。

目前工業制氫主要有幾種方法：一是采用化石燃料制取氫氣；二是從化工副産物中提取氫氣；三是采用來自生物的甲醇甲烷制取氫氣；四是利用太陽能、風能等自然能量進行水的電解。

作為氫燃料電池汽車的基礎設施，我國累計建成超過130座加氫站，到2035年全國加氫站數量将超過5000座。

海馬汽車光伏制氫及高壓加氫一體站

此外，車企也開始了對加氫站的布局。2021年12月10日，海馬汽車光伏制氫及高壓加氫一體站在海口正式落成，站内水電解制氫産能為每小時50标方，每天可生産約107kg“綠氫”。

随着政策推進以及車企發力加速布局，氫能汽車“上路”有望提速。

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