氢燃料电池的原理是向燃料电池中注入氢气，氢原子的电子被质子交换膜阻挡，并通过外部电路从负极转运到正极，从而获得电动力。氢燃料电池是氢气和氧气在催化剂的作用下完成的，它的附加产生物只有水，并没有其他的污染物，所以很环保。

氢燃料的转化效率更高，氢燃料的转化比传统的要高出20%以上。补充的方式更加方便快捷，充满氢燃料电池的汽车可以在非常短的时间内充满长途旅行必要的高压储气罐，不再需要进行数小时的等待。

（1）氢能是能源的未来

氢是宇宙中最丰富的物质，其能量是汽油的2.8倍，因此氢能将有可能改变绿色能源产业。首先，使用绿色能源生产氢气，其生产过程可将实现净零排放，并有可能重复利用生物废料生产燃料。甚至氢气生产过程中产生的一些气体副产品也可以重复利用，从而生成更多的氢气。与开采石油和稀土金属对环境造成的破坏性影响相比，氢燃料生产显然更胜一筹。此外，与排放温室气体的民用汽车不同，氢燃料电池汽车或氢内燃机（ICE）的排放对环境的影响几乎为零。

其次，充电速度更快，汽车续航里程更长。据各种资料显示，氢能汽车可在5分钟左右为142升的油箱加满油，而电动汽车充电五分钟只能续航30分钟。因此，氢能汽车的续航里程高于目前的电动汽车。此外，氢电池千瓦每磅的功率甚至比最好的电池还要高出70倍。因此，储氢罐的续航里程远远大于相同重量的电动汽车电池的续航。由于氢能汽车没有电池，因此比电动汽车更轻、加速更快、最高时速更高。

最后，安全性高于燃气汽车。氢能车辆使用的氢气罐经过建造和测试，几乎没有任何风险。它们设有压力释放阀，以帮助比空气轻的氢气消散到大气中，而不是像高度易燃的汽油蒸汽那样聚集在地面上。没有可燃气体聚集在车辆周围，就降低了爆炸的可能性。此外，氢气的点火温度比汽油高，这也降低了车祸或气体泄漏时发生爆炸的风险。因此，即使发生气体泄漏，气体接触到火花，氢气的爆炸风险也要低于汽油。

（2）未来新能源汽车可能的终极发展方向——氢能源汽车

氢能源汽车的燃料是氢气。目前，主流的氢能源汽车可分为两种类型。一种是氢燃料电池汽车。燃料电池中氢气和氧气之间的化学反应产生电能来驱动电机。车辆由电动机驱动。另一种是氢内燃机汽车。普通内燃机以汽油或柴油为燃料，而氢内燃机以氢为燃料，通过燃烧氢气产生动力，进而驱动车辆行驶。相比传统的化石能源汽车，氢能源汽车具有无污染、可再生、高效率等优点，被认为是未来新能源汽车的终极发展方向。

氢能源汽车的性能原理。氢内燃机汽车的工作原理与传统的汽油或柴油发动机类似，只不过驱动的燃料是高压缩的氢气。氢内燃机汽车的优点是技术成熟、成本低、改造容易，但缺点是效率低、排放有一定污染（如水蒸气和少量的一氧化碳、一氧化氮等）。目前，国内外已有部分厂商推出了氢内燃机汽车的产品或试验样车，如中国的长安、上汽等。

而氢燃料电池汽车则是利用了一个电化学装置——燃料电池，将氢气和空气中的氧气反应生成水和电能。燃料电池由多个单元组成，每个单元包括两个极板（阳极和阴极）和一个电解质膜。在阳极，催化剂将进入的氢分子分解，在此过程中提供电流。在阴极，催化剂将氧分子和质子、电子结合生成水。这个反应过程没有任何有害物质产生，只有纯净的水和电能。因此，燃料电池具有高效率、低噪音、零排放等特点。

氢能源汽车实际上具有环保清洁、燃烧性能好、能源储备丰富等诸多优势，因此氢能源也被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。近年来，随着全球各国提出了碳中和、碳达峰等目标，氢能源汽车受到了更多的政策扶持和市场需求。从环境角度来看，氢能源汽车是一种真正的零排放汽车，它不会产生任何温室气体或有毒物质，只会排放纯净的水。如果使用可再生能源制取氢气，则整个生命周期都是清洁低碳的。据估计，如果全球所有汽车都使用氢燃料电池技术，则每年可以减少约30亿吨的二氧化碳排放。

2023年全球主要国家销售燃料电池汽车14642辆，2023年我国氢燃料电池汽车产销量分别为5631辆和5791辆，同比增长55.30%和71.99%。中国汽车工程学会组织编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》预测，2025年我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右，2030年将达到100万辆左右。

氢能源汽车产业具有很强的产业带动性，产业链涉及能源、交通、材料、机械、电子等众多行业。氢能源汽车发展有望进一步拓展新能源汽车产业发展空间，市场前景乐观。