1.1 氢燃料电池汽车的定义

氢燃料电池汽车（以下又称为燃料电池汽车）是利用氢气和空气中的氧，在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同，图1-1所示为燃料电池汽车的基本结构，主要部件有高压储氢瓶、燃料电池、动力电池、驱动电机和动力控制单元等。高压储氢瓶存储燃料电池系统反应所需的氢气，氢在燃料电池中与空气中的氧气发生氧化还原反应产生电能，并与可充电储能系统（Rechargable Energy Storage System, REESS）一起为驱动电机供电，再由驱动电机带动汽车的机械传动装置，驱动汽车前进。

与传统汽车和纯电动汽车相比，燃料电池汽车具有以下特点。

（1）能量转化效率高

燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节，且不受卡诺定律的限制，能量转换效率可高达60%～80%，为传统内燃机的2～3倍。

（2）无污染，零排放

燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水；若以富氢有机化合物重整制得的氢作为燃料，生成物除了水可能还有少量二氧化碳，但排放量比传统汽车少得多，且不包含其他氮化物、硫化物等污染排放物。

（3）氢来源广泛

氢气的来源可包括煤和天然气为主的化石能源重整制氢、焦炉煤气、氯碱尾气、丙烷脱氢为主的工业副产气制氢，以及利用可再生能源电解水制氢。因此，氢燃料电池汽车的发展可减少对石油资源的依赖，优化交通能源结构。

图1-1 燃料电池汽车基本结构示意图

（4）续驶里程长

燃料电池汽车续驶里程由车载储氢瓶的总容量决定，理论上长途行驶能力接近于传统内燃机汽车，克服了纯电动汽车续驶里程短的缺点。

（5）加氢时间短

燃料电池汽车加注一次氢气的时间约为5～15min，而纯电动汽车进行一次快充也至少需要30min。

（6）噪声和振动小

燃料电池在发电过程中运行平稳、噪声低，除了空压机、氢气循环泵/引射器和冷却系统以外，无其他大噪声运动部件。