氫燃料電池汽車 （Fuel Cell Vehicle）的概念可以追溯到 19世紀初，當時威爾士物理學家威廉格羅夫爵士首先發現了燃料電池的原理。1842 年，他開發了第一個「氣體燃料電池」，其中氫氣和氧氣會以化學反應形成水同時產生電流。直到 1960 年代，通用汽車 (General Motors, GM) 才開發出第一輛實用的燃料電池汽車，GM Electrovan，使用氫燃料電池為電機提供動力。近年來，非化石燃料電池汽車作為減少溫室氣體排放和改善空氣質量的潛在解決方案得到越來越多的關注，全球許多政府和組織都投資於 FCV電池技術的開發。
FCV 技術在當下相對先進，然而，燃料電池汽車仍然面臨一些挑戰，特別是在成本、基礎設施和市場方面。
FCV 是一種使用燃料電池發電以驅動的電動汽車。 與將電能儲存在電池組中並通過插入電源插座或充電站進行充電的純電動汽車不同，燃料電池汽車使用燃料電池堆和氫燃料在車上發電。
燃料電池堆由一系列將氫和氧的化學能轉化為電能的電池組成。 在每個電池中，氫氣被送入負極，氧氣被送入正極。 氫分子分裂成質子和電子，質子與氧氣結合形成水。 電子被迫流經外部電路，產生為電動機提供動力的電流。在整個轉換過程當中不需要燃燒，所以動能轉換效率非常高。
氫氣以高壓罐或液態形式儲存在車輛上。 壓縮氫的儲存壓力高達 700 巴，而液態氫的儲存溫度為 -253°C。 兩種儲存方式各有利弊，壓縮氫由於重量較輕，更適用於乘用車，而液氫由於能量密度較高，更適用於大型車輛。
FCV 提供與汽油動力汽車相似的性能，更擁有快速加速和安靜運行的特點。 它們的行駛里程也比電池電動汽車更長，一些車型在單罐氫氣的情況下可行駛 400 英里。 但是，它們的性能會受到極端溫度或高海拔的影響，會降低燃料電池堆的效率。
與傳統的汽油動力汽車和純電動汽車相比，燃料電池汽車具有多項優勢。 它們零排放，唯一副產品是水蒸氣。 它們的行駛里程也比純電動汽車更長，同時燃料電池車加油時間和汽油車差不多，一般在3-5分鐘左右內補充燃料 （氫氣），類似於汽油動力汽車。
然而，燃料電池汽車也面臨著一些挑戰。 FCV 仍處於開發的早期階段，依然很少見，而且主要是實驗性的，尚未廣泛使用。 國內現在較少有氫能源車，即便某些車企推出了氫電版的車型，價格也十分昂貴，且沒有相應的充能設施。它們具有非常環保的潛力，但需要對氫燃料基礎設施進行大量投資。
截至 2021 年，美國大約有 50 個公共加氫站，非常有限，大多數加氫站位於加利福尼亞州。 燃料電池技術的成本目前高於汽油發動機或電池電動汽車。這種有限的基礎設施可能使司機很難找到加油站，特別是對於長途旅行。雖然一些政府和公司正在投資發展氫基礎設施，目標是讓燃料電池汽車更容易為駕駛員所用。 例如，在美國，能源部設定了到 2025 年生產和部署 3,000 兆瓦燃料電池系統的目標，這將需要建造大約 300 個新的加氫站。
氫燃料的生產仍處於發展的早期階段，目前比其他燃料更昂貴。高成本是由於燃料電池技術的複雜性以及低產量。 然而，隨著產量的增加和技術的改進，燃料電池汽車有望成為汽油動力汽車更可行的替代品。
擴展市場也是一個挑戰，因為許多人不熟悉 FCV 及其優勢。 教育和宣傳活動對於促進 FCV 的採用非常重要。
參考資料
Comments