加氢3分钟，续航600公里……近年来，作为新能源汽车的主要技术路径之一，“氢能汽车”正带给人们无穷的想象空间。

而在今年北京冬奥会期间，在延庆和张家口赛区，千余辆氢能大巴穿梭在赛场之间，国内首台上牌照的“氢燃料”SUV，中国首款量产氢电车型发布，让氢能汽车再次走到聚光灯下。

那么，氢能汽车的工作原理是什么？它与燃油车、电动车又有什么不同呢？

国内首台上牌照的“氢燃料”SUV

事实上，国内有关于氢燃料汽车的热度，一直都还是比较高的，只不过具体到实处来看的话，还没有一款可以合法上路的车型，所以NEXO中国版的到来，无疑也打破了这种尴尬的局面，它也成为了国内首台氢燃料汽车。

先来说说外观，NEXO中国版的设计语言源于现代FE Fuel Cell概念车，自然与水的灵感结合让整款车看起来极具生命力，不过在细节部分，NEXO中国版还更加激进一些，大尺寸的前进气格栅还是很有辨识度的。当然啦，与外观相比，它的“动力”似乎更能体现出其价值。

根据相关信息显示，NEXO在前机舱内部装配了最大功率为95千瓦的氢燃料反应堆，可将氢和氧进行氧化还原反应生成水和电能，电能就可以用来驱动车辆。值得一提的是，中国版NEXO配备的储氢罐，可储存3.99千克、压力为35兆帕的液态氢，官方称，当储氢罐满载的状态下，按照CLTC测试标准，能够为车辆提供596公里的续航能力。

中国首款量产氢电车型

4月21日，长安汽车发布了长安深蓝C385，新车共分纯电、增程与氢电三个版本，其中氢电版本为中国首款量产氢电车型，续航里程将达到700公里以上，馈电氢耗低至0.65公斤/100km以下，可实现3分钟超快补能。

根据长安新能源总经理邓承浩介绍，长安新能源眼中的电动车三大痛点为续航短、补能慢与安全性存疑，为了解决这些痛点，首席产品官苏忠与团队确定了三个电动车客户的爽点：高效环保、数字体验、极致性能。


长安新能源深蓝C385的发布不仅仅意味着中国首款量产氢燃料电池轿车的出现，对于当下中国新能源产业多种动力形式的探索也有着极大帮助。

什么是氢能汽车

首先我们要了解什么是氢能汽车，氢能汽车是以氢作为能源的汽车。一般的汽车是以内燃机燃烧柴油或汽油产生的推力作为动力源，而氢能汽车包括氢内燃机汽车和氢燃料电池车，其中前者的动力来源为氢气在内燃机中燃烧产生的能源、后者则使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机，由电动机推动车辆。

氢能汽车的种类

氢能汽车主要分为两大类，氢内燃机和氢燃料电池技术。

氢内燃机

氢燃料电池技术

氢内燃机汽车的工作原理

氢气发动机的原理与燃油内燃机相同，是一种通过燃烧释放反应气体的化学能，通过气体膨胀做功的动力设备。

氢气内燃机其实并不是什么新鲜的概念，它的起步很早，可以追溯到19世纪中期。1841年，英国颁发了第一个用氢气氧气混合气工作的发动机的专利。

在所有的汽车品牌中，坚持研发氢内燃机技术的要当属宝马。1978年宝马就开始研究氢燃料动力，他们在1996年的世界氢能会议上展示了一款氢气内燃机汽车，随后在2000年德国汉诺威世博会上展示了用自家旗舰7系改造的750HL示范运营车队。

2007年，宝马推出了迄今为止氢内燃机汽车最接近量产的产品——Hydrogen 7。但最终结果我们也看到了，宝马现在将精力转到氢燃料电池方向。

而且氢内燃机有个弊端，那就是氢气在发动机内燃烧，虽然会生成水，但是也会和吸入的空气，在高温下产生一定的NOx。而且由于氢内燃机的温度更高，NOx的排放问题比起传统内燃机更加严峻。

氢燃料电池汽车的工作原理

氢燃料电池技术是目前各大车企的主流方向，工作原理就是将氢送到燃料电池的阳极，在催化剂的作用下，一个氢原子被分解成2个氢离子和2个电子，氢离子穿过质子交换膜，与氧气结合生成水，电子无法穿过交换膜，只能经过外部电路，被迫产生电流。

理论上来说，只要不断地给阳极输送氢气，给阴极输送氧气，就可以持续地产生电能。

氢燃料电池很好地避免氢内燃的缺点，比如化学反应不需要高温，所以能量交换后的产物只有水，能量密度更高，能量转换效率要比氢内燃机高很多。

氢燃料电池车的动力系统主要由高压氢气储罐、动力电池、燃料电池电堆、燃料电池升压器和驱动电等几部分构成。

氢燃料电池车的动力系统主要组成部分

其中，燃料电池电堆是氢燃料电池车最核心部件，为电动发动机供电；高压氢气储罐则提供燃料，动力电池组提供而外的功率，让车加速、爬坡和高速运行。此外，在车辆滑行时，能量控制单元将驱动电机变为发电机，从而将部分汽车动能变为电能给动力电池充电。

氢燃料电池汽车的工作原理

相比于普通汽车，氢燃料电池车的排放只有纯净的水，且只需要少量氢气（2.5公斤）即可续航400公里左右，燃料的成本要大大低于汽油、柴油等内燃机燃料。

而相比于纯电动汽车，氢燃料电池车以PEMFC电池堆替代锂电池，作为电动发动机的能量来源，使得汽车拥有了更远的续航里程；同时，充能（充气）时间从电动车的1-2小时变为了氢燃料电池车的3-5分钟，和加油的时间差不多。

氢能现状如何？

当前氢能的推广和应用，还存在很多难题，首当其冲的就是氢气的制造。

目前工业制氢主要有几种方法：一是采用化石燃料制取氢气；二是从化工副产物中提取氢气；三是采用来自生物的甲醇甲烷制取氢气；四是利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解。

作为氢燃料电池汽车的基础设施，我国累计建成超过130座加氢站，到2035年全国加氢站数量将超过5000座。

此外，车企也开始了对加氢站的布局。2021年12月10日，海马汽车光伏制氢及高压加氢一体站在海口正式落成，站内水电解制氢产能为每小时50标方，每天可生产约107kg“绿氢”。

随着政策推进以及车企发力加速布局，氢能汽车“上路”有望提速。

在氢能利用方面，制备是第一个关键性的技术环节。首先，氢能本质上均属于二次能源，需要采用适当技术手段消耗其他一次或二次能源获得。迄今为止，氢气主要来源于煤炭、天然气等一次化石能源或是以水为原料经过化学、生物、电解、光解等工艺制成。

目前主流的氢气制备路线是：化石原料制氢、化工原料制氢、工业尾气制氢、电解水制氢和新型制氢技术。

通过智慧芽全球专利数据库检索，根据技术研发的活跃程度可将中国制氢技术的研究划分为三个阶段:

第一阶段是1985-2002年期间，国内制氢技术专利申请量总体较低，处于技术萌芽期。主要源于该阶段内，国内制氢技术基础薄弱，自主研发实力不强，工业制氢制备主要依靠国外技术和设备，此时国际上制氢技术的研究主要集中在美国和日本。

第二阶段是2003年-2015年期间，国内制氢技术专利申请呈现快速增长态势，并且在全球市场中所占比例越来越高。主要源于国内未来将面临的能源短缺问题已经日益突出，氢能技术依次被列入《科技发展"十五"规划》和《国家中长期科学技术发展规划纲要2006-2020》，由于政策层面的大力支持，推动了氢能技术的快速发展。

第三阶段是2016年-2020年期间，国内制氢技术传利申请达到高峰时期。源于2016年中国加入《巴黎气候变化协定》后，中国政府提出了碳达峰、碳中和目标，明确了进一步降低非化石能源占一次能源消费比重，不断提高风电、太阳能发电总装机容量。而氢能因其具备清洁、高效、可持续等性能，逐渐成为中国能源绿色转型的重要抓手。国内市场上激起了氢能产业热，行业巨头争相布局氢能版图；2017年后，随着国家知识产权局在全国各地围绕重点产业领域如新能源(含氢能)，建立一批知识产权保护中心，实施了专利预审制度，氢能专利申请公开时间大幅提前，因而国内专利申请公开数量出现了一定幅度的增加现象。（如图表7）

电解水制氢作为清洁、可持续的制氢方式，是我国未来氢气制备技术发展的重要方向。

来源：贤集网