[汽車之家 電動車技術] 燃料電池技術并不是什么新鮮技術，其基本原理在19世紀末就已被科學家發現了，而其被應用于車輛之上則是在上世紀60年代末。當時，燃料電池汽車的性能和制造成本都無法與當時搭載汽油發動機的汽車相媲美。隨著燃料電池技術的不斷改進，加上汽車生產商在燃料電池汽車研發上的不斷投入，終于有兩款燃料電池車型于2014年實現了量產并推向市場，這兩款車型分別是現代Tucson FCV以及豐田Mirai。上述兩款車型的量產真正把人們帶進了燃料電池汽車的新時代。本文將為大家介紹一下燃料電池汽車的發展歷程與現狀，希望大家能對燃料電池汽車這種新鮮事物有一個更深入的認識。
● 2014年是量產型燃料電池汽車元年
2014年6月10日，量產型的現代Tucson FCV正式登陸美國加州市場。該車型通過租賃的方式以499美元（約合人民幣3098元）的月租進行出租。該車于今年5月份在英國上市，售價為53105英鎊，減去15000英鎊的政府補貼，用戶只需用38105英鎊（約合人民幣37.1萬元）即可買到一臺現代Tucson FCV燃料電池車。
豐田Mirai在2014年12月15日上市，欲復制豐田普銳斯的成功。“Mirai”在日語中意為“未來”。豐田寄予Mirai車型的是其對新能源汽車未來的憧憬。在混合動力汽車市場獲得一定成績的豐田欲借助Mirai車型開拓燃料電池汽車這片新藍海。
相比現代Tucson FCV，豐田Mirai在動力性能和續航里程上都有一定的優勢。兩車的動力系統輸出功率已達到甚至超越1.8升自然吸氣汽油發動機的水平，加上超過400公里的續航里程，使兩車具備了較好的實用性。
● 量產型燃料電池汽車的結構
下面以豐田Mirai為例簡單介紹一下燃料電池汽車的結構。豐田Mirai是以氫氣為燃料的。在燃料電池中，氫氣在催化劑的作用下與氧氣發生化學反應產生電能。“燃燒”之后的氫氣會變成水，該反應過程理論上是無污染的。豐田Mirai的氫燃料存儲在高壓儲氫罐中，該儲氫罐采用了碳纖維材質制造，分別位于底盤中部和尾部，總容積為122.4升，充滿一次氫氣約需3分鐘。
燃料電池位于前排座椅下方。燃料電池產生的電能直接驅動位于發動機艙的電動機。電動機進行能量回收獲得的電能將經過動力控制單元儲存在位于車輛尾部的動力電池中。
下面的視頻為大家展示了豐田Mirai組裝過程中最為關鍵的底盤和電池系統的安裝，推薦大家觀看。
●豐田Mirai底盤和電池系統的安裝過程
想看更多關于豐田Mirai制造過程的視頻，請點擊以下的超鏈接進行查看：裝配線總覽以及零部件挑選、車輛配飾過程展示、最后裝配過程展示、質控和質檢展示。
● 供給氫氣和氧氣就能發電的神奇裝置
只要給燃料電池不斷地供給氫氣和氧氣，就能源源不斷地獲得電能，而其產物理論上是完全無污染的水。從豐田Mirai的身上，我們似乎能窺見“只有藍天、沒有霧霾”的未來環保社會景象。而各位可能不知道的是，燃料電池技術的基本原理是在19世紀末發現的。
上圖裝置①是氣體電極電池，裝置②是一個電解水的裝置。該實驗裝置是為了驗證氣體電極電池產生了電能。陰極（圖中的“-”）和陽極（圖中的“+”）上發生的具體化學反應方程式如上圖所示。氣體電極電池的工作原理為燃料電池的誕生奠定了理論基礎。
現在最新的燃料電池汽車大多采用質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，簡稱為“PEMFC”），結構示意圖可參看上圖。圖中，陽極為氫燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質子交換膜作為電解質傳導氫離子向陰極轉移。雖然質子交換膜燃料電池技術比William Robert Grove的氣體電極電池晚出現一百多年，但其內在化學反應原理是一致的。
我想絕大部分消費者都不會想要拆開自己的燃料電池車的燃料電池看看內部是如何工作的。對于普通消費者來說，我們只需知道燃料電池汽車的燃料電池工作所需的燃料為氫氣和氧氣，發電后的產物為無污染的水即可。
● 燃料電池技術的實用化
20世紀50年代，GE（通用電氣）資助了PEMFC質子交換膜燃料電池的研究。上世紀60年代，美國NASA（國家航空航天局）的“阿波羅登月計劃”中就是采用燃料電池為太空船提供電力和飲用水的。可見，在那時候，燃料電池已是一種被驗證的成熟技術。
初期的民用燃料電池發電效率、輸出功率、使用壽命、體積等性能參數都遠遠比不上當時的內燃機，沒有出現量產的燃料電池汽車也在情理之中。
正是因為燃料電池越來越多地應用于民用領域，燃料電池生產商看到了市場前景，愿意投入資源進行開發，逐步提升了燃料電池的效能并降低制造成本。燃料電池技術的發展浪潮也催生出了如PLUG、Ballard、FuelCell等世界知名燃料電池供應商。