燃料電池汽車是電動汽車的一種，其電池的能量是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能或的。它的特點也在于此，能量轉(zhuǎn)換效率不受“卡諾循環(huán)”的限制，其能量轉(zhuǎn)換效率可高達(dá)60%~70%，實際使用效率則是普通內(nèi)燃機(jī)的2倍左右。燃料電池的化學(xué)反應(yīng)過程不會產(chǎn)生有害產(chǎn)物，因此燃料電池車輛是無污染汽車，燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率比內(nèi)燃機(jī)要高2～3倍，因此從能源的利用和環(huán)境保護(hù)方面，燃料電池汽車是一種理想的車輛。

　　燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。

　　單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。

　　與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：

　　1、提高了發(fā)動機(jī)燃燒效率。

　　2、減少了機(jī)油泄露帶來的水污染。

　　3、降低了溫室氣體的排放。

　　4、提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。

　　5、零排放或近似零排放。

　　6、運行平穩(wěn)、無噪聲。

　　電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)包括電動技術(shù)、 自動化技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)及化學(xué)技術(shù)，雖然能源是最首要的問題，但是車身結(jié)構(gòu)、電力驅(qū)動以及能源管理系統(tǒng)的優(yōu)化同樣至關(guān)重要。

　　與內(nèi)燃機(jī)車相比，電動汽車的行駛里程較短，因此為了盡可能地利用車載的儲存能量，必須選用合適的能量管理系統(tǒng)�？梢栽谄�車的各個子系統(tǒng)安裝傳感器，包括車內(nèi)外溫度傳感器、充放電時間的電流電壓傳感器、電動機(jī)的電流電壓傳感器、車速傳感器、加速度傳感器及外部氣候和環(huán)境傳感器。能量管理系統(tǒng)可實現(xiàn) 9 個功能：

　　1）優(yōu)化系統(tǒng)能量流；

　　2）預(yù)計所生的能量來估計還能行駛的路程；

　　3）提供參考以便進(jìn)行有效操作；

　　4）直接從制動中獲取能量存入儲能元件，例如：蓄電池；

　　5）根據(jù)外界的氣候調(diào)節(jié)溫度控制；

　　6）根據(jù)外界環(huán)境調(diào)節(jié)燈光亮度；

　　7）估計合適的充電算法；

　　8）分析能源，尤其是蓄電池的工作記錄；

　　9）診斷能源的任何不恰當(dāng)或者無效的操作。

　　把能源管理系統(tǒng)和導(dǎo)航系統(tǒng)結(jié)合起來，就可以規(guī)劃能源效率的路徑，鎖定充電站的位置并可以根據(jù)交通狀態(tài)預(yù)測可行駛里程�？傊�，能源管理系統(tǒng)綜合了多功能、靈活和可變的顯著優(yōu)點，從而可以合理利用有限的車載能源

　　1  燃料電池

　　同電化學(xué)電池相比，燃料電池的顯著優(yōu)點在于燃料電池電動汽車可達(dá)到與燃油車一樣的續(xù)駛里程，這是因為燃料電池電動汽車的行駛里程僅與燃料箱中的燃料多少有關(guān)，而與燃料電池的尺寸無關(guān)。實際上，燃料電池的尺寸僅與電動汽車的功率需求水平有關(guān)。

　　燃料電池的優(yōu)點：

　　1）反應(yīng)物加料時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)短于電化學(xué)電池的充電時間（機(jī)械充電式電池除外）；

　　2）使用壽命長于電化學(xué)電池并且電池維護(hù)工作量更小。同普通電池相比， 燃料電池是一個能量生成裝置，并且一直產(chǎn)生能量直至燃料用盡。

　　燃料電池的優(yōu)越性有：

　　1）高效率地把燃料轉(zhuǎn)化為電能；

　　2）工作安靜；

　　3）零排放或者低排放工作；

　　4）產(chǎn)生的剩余熱量可以再利用；

　　5）燃料補(bǔ)充迅速，燃料易于獲得；

　　6）工作持久可靠。

　　燃料電池電動汽車是汽車、電力拖動、功率電子、自動控制、化學(xué)電源、計算機(jī)、新能源及新材料等工程技術(shù)中成果的集成產(chǎn)物。因此，燃料電池電動汽車的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化需要解決諸多關(guān)鍵技術(shù)，如燃料電池、電動機(jī)控制、車身和底盤設(shè)計、測試技術(shù)及系統(tǒng)優(yōu)化等。

　　2  燃料電池新技術(shù)

　　燃料電池是利用氫和氧的電化學(xué)反應(yīng)來產(chǎn)生清潔能源的，它不會產(chǎn)生 CO2。但是，由于受到氫儲存技術(shù)的限制，目前由燃料電池驅(qū)動的汽車樣機(jī)和示范模型行駛距離僅能達(dá)到 322 km。在標(biāo)準(zhǔn)的溫度和壓力下， 如要存儲足夠的氫達(dá)到483 km的行駛距離，就需要一個體積相當(dāng)于雙層巴士大小的機(jī)載燃料電池；而其他方法如將氫氣壓縮儲存在鋼瓶里或?qū)⒁夯�的氫氣存儲在罐里等�?均因質(zhì)量和體積問題無法實用。

　　英國 UK-SHEC 項目組的研究人員，嘗試將氫以更高的密度儲存， 使電池質(zhì)量控制在可接受的范圍內(nèi)。他們采用“化學(xué)吸附”方法，將氣體分子吸入固體化合物的晶格間，在需要時再將其釋放出來。現(xiàn)在，研究人員已研制出一系列氫化鋰化合物，能很好地滿足上述要求。該項目協(xié)調(diào)人、英國牛津大學(xué)的彼得·愛德華茲教授說，“這是燃料電池行業(yè)和交通運輸部門期待已久的突破，這項關(guān)鍵性的突破將使燃料汽車在未來 10 年內(nèi)大量生產(chǎn)和應(yīng)用成為可能。

　　3  驅(qū)動電機(jī)技術(shù)

　　為了使車輛一次加夠燃料后行駛更多里程，以及限度地利用氫能源以及盡可能減小車輛改裝后的整備質(zhì)量，這就要求電力驅(qū)動系統(tǒng)有高的效率和功率質(zhì)量比。驅(qū)動電機(jī)應(yīng)向著大功率、高轉(zhuǎn)速、高效率和小型化方向發(fā)展。當(dāng)前驅(qū)動電機(jī)主要有感應(yīng)電動機(jī)（IM）和磁無刷電動機(jī)（PMBLM），特別是永磁無刷電動機(jī)具有較高的功率密度和效率、體積小、慣性低和響應(yīng)快等優(yōu)點，在電動汽車方面有著廣闊地應(yīng)用前景。在設(shè)計和選擇驅(qū)動電機(jī)時應(yīng)保證電機(jī)的轉(zhuǎn)矩 / 轉(zhuǎn)速特性與整車負(fù)載特性匹配良好， 電機(jī)轉(zhuǎn)矩的動態(tài)性能好，以及恒速、恒功率和變工況都應(yīng)當(dāng)有較高的效率。

　　4  電子控制技術(shù)

　　與傳統(tǒng)汽車相同，電子控制在燃料電池汽車的發(fā)展中也將起著越來越重要的作用。汽車的各種操縱系統(tǒng)都會向著電子化和電動化的方向發(fā)展，實現(xiàn)“線操控”即用導(dǎo)線代替機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，如“導(dǎo)線制動”和“導(dǎo)線轉(zhuǎn)向”等�，F(xiàn)有的 12 V 動力電源已滿足不了汽車上所有電氣系統(tǒng)的需要，而 42 V 汽車電氣系統(tǒng)新標(biāo)準(zhǔn)的實施，將會使汽車電器零部件的設(shè)計和結(jié)構(gòu)發(fā)生重大的變革； 同時， 機(jī)械式繼電器和熔絲式保護(hù)電路也將隨之淘汰。燃料電池的特性有其自身的特點：

　　1）電壓低，電流大；

　　2）輸出電流會隨溫度的升高而升高，輸出電壓會隨輸出電流的增大而下降；

　　3）從開始輸出電壓、電流到逐漸進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，停留在過渡帶范圍內(nèi)的動態(tài)反應(yīng)時間較長。

　　正是由于以上特點，大多數(shù)電器和電機(jī)難以適應(yīng)其電壓特性，所以必須和DC/DC 變換器和 DC/AC 逆變器配合使用，需要對燃料電池系統(tǒng)進(jìn)行大量的功率調(diào)節(jié)以保證電壓的穩(wěn)定。

　　5  整車系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

　　燃料電池電動汽車的整車系統(tǒng)是涉及多學(xué)科技術(shù)的復(fù)雜系統(tǒng)，其性能受到多學(xué)科相關(guān)因素的影響，因此，必須在充分考慮各影響因素的基礎(chǔ)上，對整車系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，可以改進(jìn)燃料電池電動汽車性能和降低整車的設(shè)計和制造成本。

　　整體化設(shè)計理念中，材料的輕量化和空氣動力學(xué)的充分利用被放在了最重要的位置。因為汽車在行駛過程中，燃料消耗所產(chǎn)生的能量中，只有小部分是真正被用來推動汽車和乘客，而大部分的能量都通過熱量的損失、滾動阻力、空氣阻力及控制系統(tǒng)的低效率等被消耗掉，其間，汽車本身的質(zhì)量和空氣動力學(xué)因素起著很重要的作用。在整體化設(shè)計過程中，強(qiáng)調(diào)質(zhì)量的減輕，即輕量化的車身需要更輕的底盤組件和更小的動力總成，而此組件的相互聯(lián)系和組合小，但可以減小體積和減輕質(zhì)量，甚至可以摒棄原先組件，進(jìn)一步減輕系統(tǒng)的質(zhì)量。

　　戴姆勒、福特汽車、通用汽車、本田、現(xiàn)代汽車、起亞汽車、雷諾日產(chǎn)和豐田汽車已經(jīng)聯(lián)合簽署了關(guān)于燃料電池車的開發(fā)和市場進(jìn)入等發(fā)展方向在內(nèi)的基本意向書。為了燃料電池車的普及，這次聯(lián)合簽署的意向書的主要目的是支援氫供給技術(shù)設(shè)備的建設(shè)。這些汽車廠商已經(jīng)積蓄了很多燃料電池方面的技術(shù)，而通過達(dá)成一致的發(fā)展意向，全球在零排放的燃料電池汽車的量產(chǎn)實用化上，又向前邁出了一大步。這次署名的各汽車廠商，估計都在 2015 年以后，將多種燃料電池車商品化，并以在全世界普及數(shù)十萬臺燃料電池車為目標(biāo)。當(dāng)然由于各個廠商在商品化和市場進(jìn)入時期等方面的戰(zhàn)略各有不同，所以，有的廠商可能在 2015 年以前就提前進(jìn)入市場。

　　德國戴姆勒―奔馳公司――該公司計劃以現(xiàn)有的“B 級”為原型，從 09年底開始少量生產(chǎn)，2010 年投入歐洲及美國市場。雖然奔馳公司表示，到 2014 年該公司可以達(dá)到 3000 輛氫燃料汽車的年產(chǎn)能，但也有專家表示，到 2014 年全德能有 500 至 1000 臺車投入運行就不錯了。

　　奔馳B 級F―CELL 續(xù)航能力達(dá) 400 公里外形特征：它的外觀保留了奔馳 B級原形車的樣子，是一款豪華的運動休旅車。

　　動力特點：據(jù)了解，這款車預(yù)計今年年底上市。該車搭載氫燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)，只需加注氫燃料通過車內(nèi)裝置迅速轉(zhuǎn)化成電能，加滿氫燃料的過程僅需 3 分鐘。設(shè)計師把它的氫燃料罐和燃料電池設(shè)計成獨特的夾層結(jié)構(gòu)，這樣就能大大節(jié)省車內(nèi)空間。該車加滿燃料的續(xù)航能力達(dá) 400 公里，百公里耗能相當(dāng)于 3.3 升汽油。它的功率為 136 馬力，時速為170km/h，燃料轉(zhuǎn)化為電能的過程不會產(chǎn)生任何污染，排出的只是水。

　　豐田――豐田汽車曾宣布與美國薩凡納河國家實驗室 （SRNL： Savannah River National Laboratory）以及可再生能源實驗室（NREL：National Renewable Energy Laboratory）共同實施了燃料電池車“Highlander FCHV-adv”的公路實驗。實驗結(jié)果表明，該車的續(xù)航距離可達(dá)到 693km。

　　豐田Mark X Zio 氫燃料電池車該車充滿燃料可行駛 780 公里，燃料效率是雙燃料車的兩倍，是傳統(tǒng)汽油車的 3 倍，它的時速可達(dá) 160 公里/小時，百公里加速為 7 秒。上市時間 2014 年。

　　本田――開發(fā)燃料電池車有概念車“PUYO”，最早商品化的燃料電池車 FCX Clarity，雖然因成本過高的問題在市面上很少能夠見到，但它的名聲早已遠(yuǎn)播天下了。 在 08 年夏天本田便向北美市場租售 2009 款本田 FCX Clarity 燃料電池車，36 月租期，每月 600 美元的租賃價格讓人不禁感覺到燃料電池車也許并不遙遠(yuǎn)，但是本田只計劃租賃 100至 200 輛左右的本田 FCX Clarity 燃料電池車，而大多數(shù)機(jī)會將會屬于政客、娛樂名星和一些社會名流。將每輛價值上百萬美元的 FCX Clarity 燃料電池車低價租賃出去，本田此舉更多的是在于社會影響，而非經(jīng)濟(jì)利益。

　　本田FCX Clarity燃料電池車新一代的燃料電池汽車 FCX Clarity 以本田的燃料電池堆“V Flow FC Stack”技術(shù)為核心，實現(xiàn)了燃料電池車所特有的搶眼設(shè)計， 劃時代的外觀線條， 以及超凡的駕馭感覺。不僅實現(xiàn)了超級的清潔性，而且還賦予了燃料電池車獨特的新價值和新魅力。

　　馬自達(dá)――馬自達(dá)一直在進(jìn)行燃料電池開發(fā)計劃。近期，馬自達(dá)開發(fā)出以氫氣為燃料的內(nèi)燃機(jī)，繞開高成本的燃料電池同樣實現(xiàn)零排放的最終目標(biāo)。但是續(xù)駛里程過短和氫氣成本高的陰影仍然籠罩在氫發(fā)動機(jī)汽車之上。

　　此外，馬自達(dá)向巖谷產(chǎn)業(yè)公司交付了氫燃料混合動力車“Premacy Hydrogen RE Hybrid”。巖谷產(chǎn)業(yè)和新日本石油等公司在北九州市共同經(jīng)營氫燃料加氣站， 巖谷產(chǎn)業(yè)將把這些新車作為九州地區(qū)的工作用車。這是該款車型首次登陸九州，月租費為 42 萬日元（約合人民幣 3.1萬元）�；旌蟿恿π� Premacy 的轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)可使用汽油或氫燃料，并配備了電動馬達(dá)。氫燃料和汽油混用可行駛約 600 公里。

　　馬自達(dá)RX-8Hydrogen RE馬自達(dá)推出的 RX-8 Hydrogen RE 集成了歷經(jīng) 18 年的氫燃料研發(fā)的成果，其采用氫氣和汽油雙燃料切換系統(tǒng)的氫轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)。盡管這款氫動力汽車搭載了 74 升壓力高達(dá) 350 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的高壓氣瓶也只能保證 60 公里的續(xù)駛里程，當(dāng)氫氣耗盡時需要切換使用汽油行駛至加氫站重新補(bǔ)充燃料。

　　大發(fā)――大發(fā)很早就開始了燃料電池的研發(fā)，并且一直積極地投入不使用白金等稀有金屬的燃料電池技術(shù)開發(fā)中。大發(fā)曾于2007 年發(fā)表了“無稀有金屬燃料電池 PMfLFC ”的技術(shù)，獲得了德國權(quán)威雜志“Angewandte Chemie”的肯定。

　　大發(fā)新開發(fā)的新型燃料電池能夠直接使用水合肼（N2H4?H2O）等液體燃料發(fā)電。而常用的固體高分子型燃料電池（PEFC）為了滿足催化劑在強(qiáng)酸性環(huán)境下工作的要求，需要使用 Pt等昂貴的催化劑。PMfLFC 在堿性環(huán)境下工作，催化劑可以使用 Co 和 Ni。因此能夠大幅降低燃料電池的成本。而且，與使用氫燃料的 PEFC相比，能夠使用液體燃料的特點使得 PMfLFC更加便于應(yīng)用，燃料罐形狀的自由度也比較高。但肼具有毒性。為了確保安全，大發(fā)工業(yè)將其固化儲存在了燃料罐內(nèi)。但現(xiàn)在還沒有 1 輛車成功運用該技術(shù)，可見其投入精力不高。

　　福特――福特在燃料電池汽車研發(fā)方面除與巴拉德公司合作外，還與莫比爾展開了合作，共同開發(fā)小型燃料轉(zhuǎn)化裝置，即從碳?xì)淙剂?如汽油和柴油)中提取燃料電池用氫氣技術(shù)。

　　大眾――帕薩特領(lǐng)馭氫燃料電池車 燃料效率是汽油車3倍外形特征：車身線條硬朗大氣，車尾的每個形與面分割得嚴(yán)謹(jǐn)有序，充滿動感。

　　動力特點：該車采用氫燃料電池發(fā)動機(jī)，它打破傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)依靠燃料燃燒來提供能量，而且通過液壓氫燃料來和空氣中的氧氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，一方面轉(zhuǎn)化成電能，另一方面轉(zhuǎn)化成水排出車外。這種方式不用擔(dān)心燃料的浪費，也不會影響動力性。該車一次加滿燃料的續(xù)航里程達(dá) 235 公里，時速為 145 公里/小時。此外，它與傳統(tǒng)燃料、汽油等車型相比，能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 80%，是普通內(nèi)燃機(jī)的 3 倍。

　　凱迪拉克Provoq 概念車這款車搭載 e-flex 氫燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)，通過氫燃料轉(zhuǎn)化成電能作為動力。該車一次續(xù)航里程可達(dá) 483公里，百公里加速僅為 8.5 秒。上市時間 2011 年。

　　現(xiàn)代――i-Blue 氫燃料電池概念車這是一款全新的 2+2 多用途 CUV 車型，搭載氫燃料電池，功率達(dá) 136 馬力。充滿氫燃料后，續(xù)航距離能達(dá) 600 公里，它的車速為 165 公里/小時。上市時間 2012 年。