关于由于氢能源汽车和电动车这个话题，小伙伴们已经熟悉电动汽车

我会着重结合实际本田和丰田，来谈氢能源汽车，还有关键的氢的制取方法

最后，从技术和结构设计角度分析一下各自的优劣势。

结论先行：

1.氢能源汽车环保/ 续航高，但设计原理和技术复杂/ 车价高 / 制氢成本高 / 加氢站建设不足 / 氢能源储运困难。

2.电动车经济性高 / 充电设备方便成熟 / 动力强 / 先发优势强，但是环保略差 / 续航略低 / 安全性略差。

一.氢能源汽车的概念

氢能源汽车，顾名思义就是以氢能源作为燃料，并给汽车的提供动力。氢能源汽车发动机分为两种：氢燃料发动机 / 燃料电池发动机。

氢燃料发动机是将采用氢能源替代原来的汽油，由于氢能源和氧气发生化学反应之后的产物是水和氮的氧化物，对发动机产生的破坏几乎忽略，并不会产生污染，对环境友好，这种是纯氢燃料发动机；氢能源在作为汽车发动机的燃料时，同时作为燃料的一部分， 和其他的燃料一起使用，并通过在燃料中掺杂 一部分氢能源，提高汽油机的使用性能，简称掺氢燃料发动机。

氢燃料电池是一种发电装置，原理是将化学能转化为电能的直接发电装置，无需经过热能和机械能 ( 发电机 ) 的中间变换，能量利用率高，且携带方便。

二.制氢的方法

氢能源汽车提供动力的主要能源是氢，目前对于制氢的主要方法：分解水制氢 /化石燃料制氢 / 生物制氢

1. 分解水制氢

水能因为其再生资源和价格低的特点， 常用的制氢方法是水力发电方式来电解水制氢，特别是太阳能制氢当中的热化学直接分解水 / 光和热发电电解水 / 光电化学分解水 / 光催化分解水等制氢技术的发展速度迅猛，其作为将来取代汽油燃料的方向。在水力和风力资源 / 太阳能丰富的地区，这种电解水，不仅可以制造廉价的氢，还可以达到资源的合理互补利用目的，意义非凡。

2. 化石燃料制氢

目前世界上氢，都是通过石油 / 煤炭/ 天然气等化石燃料制取的。虽然制氢消耗了化石原料，但是没有先进和成熟的制氢方法诞生前，未来仍然是获取氢的重要途径。

3. 生物制氢

生物制氢方法，也是目前的主要方法，利用生物产生氢气(微生物产氢 / 生物质气化热解产氢)，具备原料来源丰 富 / 温和的反应条件 / 低能耗 / 矿物资源节约 / 清洁 /环保等优点。

三.氢能源汽车的案例

日本在氢燃料电池汽车领域走在了世界前列。其中丰田 推出了Mirai 燃料电池汽车 FCV，其售价为6万美元不到的价格，是氢动力的先驱本，与此同时本田也推出了一款量产氢动力汽车 Clarity。

氢燃料电池汽车作为只排放水的新能源汽车，其技术复杂性高于纯电动汽车，其技术先进性在储氢系统及燃料电池推发挥的淋漓尽致。

本田氢燃料电池汽车，其采用 了 70MPa 压力的碳纤维氢燃料罐，突破燃料电池堆，其燃料电池堆的体积相比以前的车型小了30%以上，但功率输出竟然高于100kW，输出密度上升至 3.1kW/L，相比提升了60%上下。

丰田FCV 量产车的续航保持700 公里以上， 3 分钟左右即可补完燃料，与加油时间相似。由于日本汽车厂商新能源汽车的技术比较成熟，日本国内已逐步建立加氢站，并推广氢能源汽车。然而其瓶颈为制氢技术 / 大规模储氢技术，这是制约其快速发展的关键因素。

四.氢燃料与纯电动汽车技术差异

1.氢燃料与纯电动汽车的驱动差异

通过电池向电机提供电能来驱动电机运行，达到汽车向前驱动的目的。其最大的优势在于无污染 / 噪音小 / 对环境保护极其有益。而且纯电动汽车较内燃机汽车结构简单 / 运转和传动部件少 / 维修和保养量少。

氢燃料汽车则是采用燃料电池驱动，燃料电池是利用氢气和空气中的氧气，同时在催化剂反应下，在燃料电池中经过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应采用的还原剂一般为氢气，氧化剂则采用氧气。纯电动汽车完全充电时间一般需要几个小时，氢燃料电池车加氢时间只需5分钟左右，而且氢燃料汽车在一次加氢后的续航里程远远高于纯电动汽车，甚至达到1000公里。

2.氢燃料与纯电动汽车的原理差异

通过充电的方式给动力电池蓄电，再由动力电池供电给电机控制器，最后由电机控制器来控制电机，车辆才能行驶。氢燃料电池，在经过氢气与氧气发生化学反应后，其产生电能 继而向电机控制器供电，从而驱动电机 / 电力来源有着根本差异。

氢燃料汽车中的电池与纯电动汽车中的动力电池容量也有非常大的区别，氢燃料汽车中的电池只用来向低压电器供电，满足氢燃料电池预热的整车需求，而纯电动汽车的电池归属于高压系统，向驱动系统供电。

五.氢燃料与纯电动汽车的结构差异

目前市场上的氢能源汽车， 丰田 Mirai的主要组成有动力控制单元 / 驱动电 机 / 燃料电池堆栈 / 高压储氢罐 /燃料电池升压器 / 动力电池 / 高压储氢罐等。本田 FC-CLARITY的主要组成有动力控制单元 / 驱动散热器 / 燃料电池散热器 / 空气泵 / 燃料电堆栈 / 锂电子电池 / 燃料电池冷却泵 / 氢气罐 / 超级电容器 / 高压氢气罐。

根据各自总布置的形式，通过分析克制氢燃料电池汽车与纯电动汽车的结构，其差异为在前舱结构和下部车身区域（电池、DCDC、高压储氢罐）。

六.氢能源汽车的优势

1.氢能源是来源广泛的可再生能源：氢能源作为一 种二次能源，自然界储量丰富，可通过多种方法利用其他可 再生能源制采。

2.氢能源是终极清洁能源：氢能是零排放的高效能源， 氢能源汽车反应后生成水，彻底实现了无污染，在解决环境和能源安全等问题方面的作用巨大。

3.氢能量密度高：氢能源的能量密度是汽油的 3 倍， 电动车电池的 30 多倍，氢能源密度让汽车加注少量氢燃料 就能实现远距离行驶。

4.氢能源安全性高：气态氢密度空气小，在静态中以约 20 m/s 的速度向大气扩散，扩散速度快。

七.氢能源汽车的困难和挑战

1.产业规模尚小：将2020年作为例子，全球汽车的销量超过 1000 万台，其中新能源销量达到 300 万台， 而氢燃料电池汽车销量可怜的只有 1 万台不到，无法摊销氢燃料电池汽车的研发投入 / 生产设备等。

2.核心技术难关有待突破: 氢能制取 / 储运技术 / 加氢站建设 / 运营技术 / 氢燃料电池技术等方面仍存在技术瓶颈，氢燃料电池汽车的高耐久化 / 油耗性能有待提升。

3.购买与使用成本较高：例如最新款丰田 MIRAI FCV 售价依然超过42万元，约2倍的锂电池汽车售价、约3倍的普通燃油汽车的销售，氢燃料成本约72元 /千克，大约为普通汽油价格的10 倍，难以接受。

4.不够完善的加氢站相关的基础设施：加氢站建设与运营成本近 2.4千万元，大约为5倍的加油站建设价格

八.综上所述

由于氢能源汽车虽然优势明显，环境友好 / 能量密度高 / 安全性高等特点，但是仍然需要技术的突破 / 成本降低 / 氢站的基础设施完善等

未来希望氢能源汽车越来越好，与电动汽车并驾齐驱。