一、氢动力汽车概述
1、概念
氢动力汽车是指以氢为主要能量作为移动的汽车。一般的内燃机，通常注入柴油或汽油，氢汽车则改为使用气体氢。燃料电池和电动机会取代一般的引擎，即氢燃料电池的原理是把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化合为纯净的水雾排出。
2、优劣分析
优点：氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。
缺点：氢燃料电池成本过高，而且氢燃料的存储和运输按照技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳排放。
3、工作原理
将氢气送到燃料电池的阳极板(负极)，经过催化剂(铂)的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，失去电子的氢离子(质子)穿过质子交换膜，到达燃料电池阴极板(正极)，而电子是不能通过质子交换膜的，这个电子，只能经外部电路，到达燃料电池阴极板，从而在外电路中产生电流。电子到达阴极板后，与氧原子和氢离子重新结合为水。由于供应给阴极板的氧，可以从空气中获得，因此只要不断地给阳极板供应氢，给阴极板供应空气，并及时把水(蒸气)带走，就可以不断地提供电能。燃料电池发出的电，经逆变器、控制器等装置，给电动机供电，再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动，就可使车辆在路上行驶。与传统汽车相比，燃料电池车能量转化效率高达60~80%，为内燃机的2～3倍。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水，它本身工作不产生一氧化碳和二氧化碳，也没有硫和微粒排出。因此，氢动力汽车当之无愧地是未来汽车发展的重点！
二、氢燃料特点分析
1、氢燃料介绍
氢是一种无色的气体。燃烧一克氢能释放出142千焦尔的热量，是汽油发热量的3倍。它燃烧的产物是水，没有灰渣和废气，不会污染环境。氢的重量特别轻，它比汽油、天然气、煤油都轻多了，因而携带、运送较不方便，但氢作为燃料仍然被认为将会成为21世纪最理想的能源。氢燃料作为能源的突出特点是无污染、效率高 、来源广、可循环利用等。
2、制氢方法
传统的工业生产氢能的方法，包括天然气或裂解石油制氢、无二氧化碳排放制氢、煤汽化制氢、甲醇制氢及变压吸附制氢等。并对再生氢的制备方法、物理法储氢、化学法储氢、碳材料吸附储氢展开论述，最后对其今后的发展动向作出预测及总结。
3、储氢方法
传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而且还有爆炸的危险；
另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。
三、国外氢动力汽车发展现状
美国能源部在近日对外表示，韩国汽车制造商现代汽车、德国汽车制造商奔驰、日本车企日产汽车和丰田汽车已经与该部门达成了协议，将准备推出首轮氢动力汽车。这一公共部门与私人企业合作模式将会把关注的重点放在氢能源基础设施的构建上，且将会把这个命名为H2USA。
主要发达国家氢能源汽车发展情况
1、美国
早在1994年，克林顿政府实施“新一代汽车合作计划”（PNGV），耗资15亿美元，开发3倍于当时燃料效益的新一代先进轿车。布什政府提出“自由轿车”（Freedom car）项目以及“自由燃料”（Freedom fuel）计划（氢计划），总共耗资17亿美元，从事氢能燃料电池、氢能基础建设与尖端车辆科技的发展。
美国计划在2020年广泛推广实用性的氢燃料电池车。美国政府坚信，到2015-2020年，燃料电池电动汽车和氢燃料的加注基础设施，将一切准备就绪。
2、日本
从世界范围看，日本是新能源车技术发展速度最快的几个国家之一，特别是在混合动力汽车的产品发展方面，日本居世界领先地位。在燃料电池汽车领域，日本从1993年起就开始实施“世界能源网络”计划，深人研究氢及其基础设施技术，希望到2020年逐步推广氢能。
3、欧洲
在欧洲层面上，荷兰、丹麦、瑞典、法国、英国与德国六国已经达成共同开发推广氢能源汽车的协议，各国将一同建设一个欧洲氢气设施网络，并协调能源传输。
据荷兰政府网刊登的信息显示，今后两年荷兰将通过多项措施推广氢燃料电池车，荷兰基础设施与环境部国务秘书曼斯费尔特表示，荷兰正处于向氢能源汽车转型的历史性时点。从今年起的一段时间内，现代、丰田、戴姆勒克莱斯勒、本田等公司都将在荷兰市场推出氢能源汽车。因此，荷兰国内需要为这项产业升级做好应有的准备工作，政府与市场将通过补贴、增加排放税等途径，协力创造有利于氢能源汽车推广与研发的环境。
目前，荷兰已有部分氢燃料公共汽车作为示范项目运行，预计2015年全球市场上将有数千辆氢燃料电池车。荷兰政府的带头作用，将全球氢能源汽车的发展推上新的阶段。
英国政府提出，将大力发展氢燃料电池汽车，其计划2030年之前英国氢燃料电池车保有量达到160万辆，并在2050年之前使其市场占有率达到30%-50%。
4、加拿大
政府投入2.15亿加元进行“氢能早期采用者计划”，用于开发新观念，包括氢能高速公路的建设。“加拿大运输燃料电池联盟”，政府出资2300万加元展示燃料电池车。还有，“加拿大燃料电池氢能社区 伙伴”、“温哥华燃料电池专案”以及“复合燃料电池运输公共项目”等项目。
5、冰岛
人口仅28万，58%的能源和近100%的电力来自水电和地热，早在1999年就提出到2030年将率先建成氢经济，首先更换首都雷克雅未克的全部公交车，一并使全部机动车和渔船使用氢燃料电池。
四、国内氢动力汽车发展现状
我国早在2001年2月，“十五”国家高新技术研究发展计划（简称863计划）电动汽车重大专项通过了科技部立项论证会，这是我国有史以来最大的新能源汽车科技专项项目正式启动。总体投入24亿人民币，三大汽车集团、112家科研单位参与研发，同时制订了三大战略目标（实现我国车用洁净燃料的战略转换，减轻对石化能源需求的压力；跳出先污染再治理的怪圈，首先解决大城市公交问题，改善城市大气环境；跨越式发展，在世界汽车工业新一轮竞争中占领制高点）、“三横三纵”研发布局（三横：纯电动车、混合动力汽车、燃料电池汽车；三纵：电池、电机、控制系统的零部件）和新能源汽车发展战略（优先发展燃料电池汽车。
国务院印发的《节能与新能源汽车产业发展规划》中提到，十二五期间，我国将继续开展燃料电池汽车运行示范，提高燃料电池系统的可靠性和耐久性，带动氢的制备、储运和加注技术发展，使我国燃料电池汽车、车用氢能源产业与国际同步发展。
同济大学和上汽联合研制的氢燃料电池车，曾在2011年必比登新能源车大赛上获得第三名。与世界领先技术相比，中国的燃料电池和储氢罐的承压技术还有差距，但基本技术已经具备。
我国尽管没有官方大力提倡和投资，氢燃料电池车也在顽强研发中。上汽从2006年起开始研发氢燃料电池车。2014年3月28日，上汽和大众汽车集团在德国签署联合声明，共同开发氢燃料电池技术，据称持续投入已超过10亿元。
目前，我国首辆氢燃料电池电动机车历时四年终于研制成功，目前可以用于工业领域，比如矿山牵引车。另外，08年奥运会期间我国自主研制的20辆氢燃料电池轿车投入运营，为首批获得国家上路许可证的燃料电池汽车，同济大学参与研制。
五、氢动力汽车前景分析
1、氢燃料行业前景光明
氢能源行业的美好前景尚不止如此。美国移动通信运营商巨头斯普林特日前就表示，该公司将使用氢燃料电池作为其城市屋顶站点的备用能源，并已布局了约500组氢燃料电池，来为该公司自身的网络布局提供备用电源系统。
氢燃料电源系统吸引通信行业的一个原因是模组化和相对轻的电池重量，这使得氢燃料电池更容易被安装。需要指出的是，氢燃料电池可以在地面再次充电，而无须将其搬到屋顶续航，这是与以往柴油发电机相比的一大优势所在。斯普林特的这项投资已经得到了美国能源部的财政支持。
联邦卡车也同样得到了美国能源部的财政拨款，其中被授予的300万美元应用在氢燃料电池动力增程器项目中，并与史密斯电动汽车（SEV）和普拉格能源共同合作完成。该项目研究的核心在于给20辆联邦厢式货车提供氢动力增程器，到目前为止，应用锂电池结合10千瓦的普拉格GenDrive 1000系列的氢动力增程器，一次充电就可使联邦卡车续航里程翻倍。
近期，普拉格能源对外界宣布其GenDrive1000系列再添“新丁”——GenDrive1900，该系列燃料电池将用来替代酸铅蓄电池，且能源补充仅需两分钟，使公司的客户群扩大到零售业和制造业等领域。普拉格能源公司总裁兼首席运营官安迪•玛施表示：“新产品拓宽了我们的市场领域，有力地维护了我们作为领先的质子交换膜（PEM）燃料电池集成商在物料搬运行业的地位。”
此外，目前正在测试氢燃料电池技术的公司还包括巴拉德动力系统、Hydrogenics公司和昆腾燃料系统技术。巴拉德在去年协助澳大利亚电信股份有限公司在容易发生电路故障的乡村安装了9个燃料电池备用电源，以缓解由于意外停电给用户带来的不便。
2、氢动力汽车或迎来春天
近年来，国际主流车企致力于在电动汽车领域探索的同时，也在纷纷联手以期寻求在燃料电池领域获得突破，从而为新能源汽车谋求另一新出路。据日本媒体报道，本田和通用汽车上月正式宣布，将在燃料电池车等共同开发领域展开合作。事实上，除了本田与美国通用外，丰田也正在计划与宝马在2020年之前开发出新的燃料电池基础系统，其中，丰田向宝马提供基础性技术，而宝马则利用其在氢气瓶等轻量材料“碳纤维”上所具有的优势与之合作。此外，日产与德国戴姆勒、美国福特也在开展合作，并计划在2017年发售相关车型。
业内人士表示，车企之间的开发竞争日趋激烈有助于量产技术的革新和制造成本的降低，进而有利于大幅削减用于氢氧反应催化剂的白金使用量，从而降低燃料电池车成本。富士经济公司统计显示，燃料电池车的全球市场规模在2013年至2025年期间有望飙升。这意味着，氢动力车正成为特斯拉为代表的锂电池车的重要对手。
国际汽车厂商纷纷“下注”氢动力汽车的同时，中国车企也不甘落后。行业研究人士表示，中国氢气资源很丰富，相较太阳能、风能等清洁能源，氢能是更稳定和易于储存的能源，最适合全部储存起来作为汽车燃料，而“充氢”过程中的氢氧结合，则是典型的循环经济。
受技术、成本和基础设施的制约，国际上对氢燃料电池车商业化的目标从2014年推迟到2017年。要实现这一目标， 取决于燃料电池中作为催化剂的铂金用量进一步下降，同时燃料电池寿命提高到5000小时(相当于跑20万公里)以上，动态稳定性提高，另外，大规模的制氢和存储工艺也有待解决完善。
