氫燃料電池是一種零碳排放的清潔能源，加氫氣，排放水，聽起來似乎完全可以取代汽油/柴油或者鋰電池，但為何只有豐田和現代推出了量產市售的氫燃料電池汽車？其他廠家為何沒有跟進，氫燃料電池的原理和優缺點是什麼？下面我們來詳細分析。

氫燃料電池的原理

氫燃料電池透過化學反應發電。每個燃料電池由陽極、陰極和電解質膜組成，氫氣是氫燃料電池的基本燃料，其工作過程可概括如下：

氫原子從陽極進入，氧氣從陰極進入，接著氫原子在陽極被分離成質子和電子，帶正電的質子穿過膜（或電解質）到達陰極，帶負電的電子走不同的路線，因為它們被迫透過電路發電。

在相應地透過電路和膜後，電子和質子在陰極相遇，在那裡它們與氧氣結合產生熱量和水作為副產物，因此氫燃料是一種清潔能源。

燃料電池的工作原理類似於電池，但與電池不同的是，無需充電，只要加氫氣就有充足的電量。

氫燃料電池的優點

1. 可再生且隨時可用

氫是宇宙中最豐富的元素，儘管從水中提取氫存在挑戰，但它是一種獨特的豐富且可再生的能源。

2. 氫帶來了零碳排放

氫燃料電池在執行過程中不會對環境產生不利影響，因為副產品只是熱量和水。

3. 比化石燃料更節能

按重量計算，氫的能量含量是常見燃料中最高的。高壓氣態和液態氫的重量能量密度（約 120MJ/kg）約為柴油的三倍，體積能量密度與天然氣相似。

4.快速充電時間

氫燃料電池動力裝置的充電時間非常快，與傳統內燃機車輛相似，並且與電池供電的電動汽車相比更快，氫燃料電池可以在 5 分鐘內完成充電。

5.續航里程長

氫燃料汽車的續航里程與油車基本相同，此外氫燃料電池也不受外界溫度的顯著影響，不會在寒冷天氣中降低續航。

氫燃料電池的缺點是什麼？

1. 氫氣提取與製作

儘管氫是宇宙中最豐富的元素，但氫本身並不存在，因此需要透過電解從水中提取或從碳化石燃料中分離出來。這兩個過程都需要大量的能量才能實現，造價昂貴，提取過程通常需要使用化石燃料。

2、材料成本

通常需要鉑和銥等貴金屬作為燃料電池水電解槽的催化劑，這意味著燃料電池（和電解槽）的初始成本很高。

3. 儲氫難

氫的儲存和運輸比化石燃料更復雜，這意味著額外的成本，同時車輛的儲氫罐也會佔用大量的車艙空間。

4. 基礎設施少

加油站和充電樁目前已經全面普及，但加氫站很少，加氫並不方便。

5. 易燃

氫氣是一種高度易燃的燃料來源，這帶來了安全問題。其燃點不到600度，並且在空氣中，只要濃度在4%至75%時，氫氣都能燃燒。同時高壓儲氫罐也有爆裂的風險，韓國就曾經出現過重大事故。

豐田手握哪些專利？

豐田手握數千種關於燃料電池汽車的專利，雖然在2015年公開了一部分專利技術，包括1970 項與燃料電池堆相關的專利、290 項與高壓氫罐相關的專利、3350 項與燃料電池系統軟體控制相關的專利以及 70 項與氫氣生產供應相關的專利。但是豐田目前仍然擁有一些核心的專利技術，其他廠家並不能使用，加上氫燃料電池的幾個缺點，目前大品牌中只有豐田和現代還在堅持氫燃料電池車。

選車偵探觀點

：氫燃料電池作為可再生能源之一的優勢是顯而易見的，但要充分發揮氫作為未來脫碳能源系統的一部分，仍有許多挑戰需要克服。比如降低提取、儲存和運輸的相關成本，並進一步投資基礎設施，解決一些基礎的安全性問題。

同時豐田手握的一些專利技術，許多申報的都是基礎技術，其他廠家無法繞開這些專利去製造氫燃料電池汽車，因此推廣困難，隨著電池續航里程的提高，廠家對氫燃料更加缺乏興趣。你覺得氫燃料電池未來發展前景如何，歡迎討論。