中国能源资讯网（一）氢燃料概念
作为新能源汽车的概念虽然众多，但是简单说来无外乎蓄电池车，天然气（LGP）车，太阳能车，混合动力车，氢燃料电池车等这几种。
其中最被众多人看成是终极解决方案的应该是氢燃料电池作为动力的汽车。究其原由氢气发热量高，燃烧后不污染环境，不仅不会产生有毒废气，而且不会导致温室效应的二氧化碳的优点。其唯一的产物是水，而且氢是可再生的燃气资源，她又可以通过分解水来获得，它的产物又是水，简直就是取之不尽，用之不竭的新能源。而氢燃料电池汽车一句话概括其含义就是利用氢和氧（或空气）直接经化学反应产生电能转为动能的的汽车。
氢燃料电池车的研究开发内容浩繁，现阶段各国各厂商的研发的课题各有不同。在中国“十五”期间,科技部设立了电动汽车重大科技专项,共计拨款8. 8 亿元,组织企业、高校和科研机构进行联合攻关,确定了以燃料电池汽车( FCEV) 、混合动力电动汽车( HEV) 、纯电动汽车(BEV) 车型为“三纵”,多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统、动力蓄电池及其管理系统三种共性技术为“三横”的“三纵三横”的研发布局。比如以整车为牵引，可以分为整车和部件两块。而沿着这个入口进去，又可以按照车型分为轿车和客车这两大领域。在中国国内一样，南边以上海同济大学为核心，主攻燃料电池轿车整车方向；而北边则以清华大学团队为核心，主攻燃料电池客车整车。就是在氢燃料开发上走燃料电池还是走内燃机路线各大汽车巨头也各有不同。
所以，先注释一下，并非说使用燃料电池就包括了所有使用氢能源的汽车，目前,使用氢的汽车主要有燃料电池汽车和氢内燃机汽车两种。燃料电池汽车效率高、无污染,但由于目前一些技术尚不成熟,而且成本很高,近期内又难以解决;而发展氢内燃机相对来说更容易实现,只需对传统内燃机作一些修改;此外,氢内燃机对氢纯度的要求也没有燃料电池那么严格,而且在内燃机应用方面,现有企业已经拥有了大量的经验。所以,很多人认为,发展氢内燃机是未来一段时间内的最好选择。德国宝马（BMW）汽车公司便是氢内燃机技术代表。
（二）BMW公司上海车展 Hydrogen 7
回顾历史，BMW公司于1996年在德国斯图加特的世界氢能源会议上展示了计算机控制的新式氢能源汽车，被称之为“汽车发展史上的一个里程碑”。BMW生产的氢/汽油双燃料内燃机装置在745和750系列汽车上。在745H上采用了4.4LV8氢/汽油双燃料发动机，输出功率达135kw，最高时速215km/h最大续航里程达到300km。在04年5月的北京举行的第二届国际氢能论坛上，他展示了一台用于公共交通的氢/汽油双燃料的内燃机，输出功率达到145kw.在即将到来的上海车展上，BMW公司带来了3款亚洲首发产品，全新BMW X5、全新BMW 3系敞篷轿车和 3系双门轿跑车。但更值得关注的便是BMW 7系的氢动力版本 Hydrogen 7。Hydrogen 7与普通7 系车的最大区别就是其稍微凸起的发动机盖，盖板上新增的两条棱线让Hydrogen 7看起来更有质感。这一变化的目的是为了能在机舱装下比普通宝马V12 缸发动机稍高的双燃料V12 缸发动机。打开后备箱可以清楚察觉到汽车内部后排空间减少的原因，正是为了能在后排背后放下165公斤重的液氢罐而将后排向前移动了115 毫米。BMW Hydrogen 7由能够使用氢燃料和汽油的191千瓦/260马力的十二缸引擎提供动力，在9.5秒内即可从零加速到100公里/小时，最高电子限速为230公里/小时。
随着新技术和控制策略的应用,氢内燃机可以实现与汽油机可比的功率和更高的效率,而且排放更好。未来氢发动机的发展方向主要是采用诸如增压、中冷、提高压缩比、EGR、催化后处理等各种内燃机技术,同时对发动机工作过程进行数值模拟,建立各种计算模型,实现对喷氢正时、点火正时、燃烧过程、起动、怠速、变速等工况的优化控制。另外,实现液氢存储甚至进一步实现液氢燃烧都将深入研究。发展氢燃料内燃机是未来一段时间内较好的选择,有着广阔的市场前景,也可为未来大规模应用燃料电池汽车提供过渡。
（三）有关氢燃料的几点简单说明
早在1839年, William Robent Grove 爵士通过将水的电解过程逆转而发现了燃料电池的原理。他能够从氢气和氧气中获取电能。但是由于氢气不能从自然界直接得到, 所以燃料电池的发展就一直停滞不前。直到20 世纪60年代,宇宙飞行的发展, 才使燃料电池技术重又提到议事日程上来。出于对能保护环境的能源供应的需求, 激发了人们对燃料电池技术的兴趣。而作为另一条道路的氢燃料电池之所以目前看起来和氢内燃机的市场前景比暂时有一定的劣势，有主要以下几点的原因(1) 燃料电池汽车的质子交换膜的价格不菲, 冷燃烧的发生环境是非常“昂贵”的。质子交换膜, 这种特殊材料的价格高于500 美元/kW。虽然说大批量生产这种特殊材料成本会有所降低, 但是价格上的缺点还是可能使燃料电池汽车比同级别的化石燃料汽车要贵1 倍以上。(2) 催化剂铂(Pt) 价格十分昂贵。其价格大约是黄金的两倍。这又使燃料电池的造价问题进一步加深。(3) 燃料电池汽车的动力总成与普通内燃机汽车的动力总成完全不一致。那么如果要广泛地推行燃料电池汽车, 现有的活塞式发动机的汽车就要完全淘汰。而这次“革命”的代价是相当沉重(4) 燃料电池还有一个非技术性的缺点, 该缺点也是最不好解决的。采用燃料电池的汽车加速性能比起普通活塞式发动机还有很大差距。虽然燃料电池可在1s 之内迅速提供满负荷动力,但是其只能在几秒钟内承受短时过负荷。这样一来燃料电池的汽车的加速性能就比普通汽车有明显降低。
（四）通用汽车的氢燃料电池推广
从目前的形势看，德国汽车界走的是清洁柴油机路线，日本走的是混合动力的现实主义路线，而以通用汽车为首的美国三大车商显示却毅然直接选择了终极发展目标氢燃料电池，这不能不让人佩服其胆略！从上个世纪1964年进行第一个燃料电池实验，68年生产出第一辆可使用的燃料电池车开始，到去年11月的通用汽车中国之行的“通用汽车2006能源动力高新科技全球巡展”，通用使劲浑身解数展示其在燃料电池道路上的坚定决心和强大的研发能力。在中国行活动中最为引人注目的是通用带来的雪佛兰Sequel 氢燃料电池车。它于11月6日在上海成功进行了首次在美国本土以外的试乘试驾活动。相比2005年在上海车展曾经展出的Sequel概念车，通用公司使氢燃料电池车迈出了从概念车向可量产车型的重要一步。雪佛兰Sequel融合了当今所有最先进的汽车技术，包括燃料电池、电驱动、先进的安全性和线控技术。与上一代的燃料电池动力系统相比，雪佛兰Sequel 的燃料电池更简单，效率更高，它的功率增加了25%，续驶里程达到空前的480公里，从静止加速至100公里／小时不到10秒。而所有的排放仅仅是水蒸汽。而开发的第四代燃料电池系统，将被用于一百多辆雪佛兰Equinox燃料电池汽车，并于2007年秋季交付北美消费者使用，然后推广到全球。
而为这一次4月的上海车展，通用汽车准备带来了雪佛兰Volt概念车，其采用了通用汽车最新研发的E-Flex 动力推进系统。它代表了这个全球最大汽车制造商在电力驱动汽车以及燃料电池技术的研发上的最新成果。首先，E－Flex动力推进系统的出现，意味着用户不必再只依赖加油站。在美国的实验中，通过E－Flex动力推进系统，雪佛兰Volt 在110 伏电源上充电约六小时即可充满锂电池，而使用220伏电源充电的话，所需的时间更短。使用纯电动模式可在城市道路上行驶约64公里。这就是说如果你的住所到工作地点的往返距离在这个数字以内，且每晚回家后或白天工作期间进行充电，加油站就没有了存在的必要。当雪佛兰Volt内置电池组中的电能耗尽后， E－Flex动力推进系统可以将汽油、乙醇、生物柴油、氢气等能源转化成电能，从而为车辆的行驶确保有足够的电力驱动能力。根据实验数据，如果使用汽油内燃机，通过能源转换后，Volt的最大续航能力超过1000公里，每升汽油可以使汽车行驶17公里，超过传统汽车的两倍。其可观的节能前景在如今能源短缺的大环境下，尤其令人刮目相看。其次，E-flex动力推进系统可灵活适应多种能源， E-Flex系统可以从汽油、乙醇、生物柴油或氢气中获得电能，可以根据客户的不同需求，定制推进系统，以满足特殊的要求和特定市场的基础设施。例如在上海的消费者或许会利用太阳获取氢，最终转化为电能驱动汽车。”
（五）燃料电池以及氢内燃机
燃料电池以及氢内燃机都共同存在的一个劣势就是储运问题。氢的沸点为- 253℃, 常温下是气态, 所以贮运性能差。目前的存储方式有物理方式和化学方式两种。物理方式有两种: 一是液态氢法, 此法的能量密度最大, 液态氢气可在汽化后供给发动机, 其困难是, 保持液态氢容器处于- 253℃以下是一项难度极大的绝热保温技术, 将氢气(H2) 吸出来则又需很高的低温工程技术; 二是以高压方式(2000～3000kPa)储存于金属容器中, 即高压气瓶法, 此法的能量密度小, 贮氢量少。化学方式即所谓贮氢合金法, 这种方法的安全性好, 但贮运能力较小,100kg 合金的贮氢能力不到2kg。其次是制取困难, 理论上可从水、煤、天然气等原料中制取氢。但到目前为止, 制取氢的成本及消耗的能量很高, 还不能大量生产作为内燃机的燃料。此外, 因为氢的理论体积混合气热值比汽油小, 在其他条件相同时, 升功率下降约10%。由此可见, 必须解决贮存运输困难和生产成本高的问题才能使氢燃料走向实用。从长远的角度来看, 氢的两种发动机中还是燃料电池的要更加有前景一些。但是由于氢内燃机自身的特性, 其克服了很多氢氧燃料电池的一些缺点和暂时无法解决的问。氢内燃机作为一种过渡产品在最近几十年内是一个相当可行的方案。而且在一些特殊的情况下, 例如汽车比赛中, 还是氢内燃机更加适合一些。
（六）中国的解决方案和概况介绍
正如上述氢动力汽车发展的瓶颈，就是液氢的供应系统和成本。比如现在德国为数不多的几个加氢站的液氢价格大约为8 欧元一公斤，Hydrogen 7 的百公里耗氢量平均为3.6 公斤，合28.8 欧元。如只用汽油，其百公里耗油量平均为13.9 升，按每升汽油1.3 欧元计算，合18.1 欧元。两者费用差别较为明显。因此，目前用氢作为汽车燃料确实还存在成本问题。这也是氢动力汽车目前还不能普及的主要原因之一。
但是，在中国，尤其是上海市，雄心万丈要打造清洁能源为世博会坐准备，依托上海同济大学等的研发资源优势，上海是中国氢燃料电池技术的制高点。比如为解决获取氢的的成本太高问题，上海市的氢气来自于上海工业的副产，把煤变成焦炭的时候会产生的焦炉气中的55%的氢气含量纯化出来，每年能产生3.4万多吨的能量。我们按照大概每开一百公里用一公斤氢气，一公斤氢气的价格大概是35块。这和德国的加氢站的液氢价格相比很有优势，当然这也说明了，在中国走的不是宝马的氢内燃机路线，而是燃料电池之路。
正如同济大学先后试制成我国第一台由直流无刷轮毂电机独立驱动的4论驱动燃料电池微型电动汽车“春晖一号”和“春晖二号”以及“超越”系列混合动力电动汽车。“春晖一号”四轮电驱动燃料电池轿车最高时速50km/h, 配置锂离子蓄电池和燃料充氢电池2 种混合动力, 续驶里程150 km. “超越一号“主要技术参数为:0～100 km/ h 的加速时间小于等于30 s ,14 s 内可以加速到80 km/ h ,最高时速为105 km/ h , 最大爬坡度20 % , 续驶里程230km.而“超越三号”主要技术参数为:0～100 km/ h 的加速时间小于等于20 s ,最高时速120 km/ h ,最大爬坡度20 %,续驶里程200 km。
而根据同济大学、壳牌氢能公司和壳牌（中国）有限公司三方签署的协议，已经在安亭建造了上海首座固定加氢站，为使用燃料电池的汽车提供加氢服务。同济大学与壳牌将在上海国际汽车城建造这座新的加氢站，由双方共同进行设计、建造、维护和运营。加氢站内还设究其原由氢能源有有一个有关氢能经济的信息中心。2006 年，上海有10辆使用燃料电池的汽车投入运营，并计划于2010年增加到1000辆，其中包括全球环境基金通过联合国开发计划署资助的使用燃料电池的公交车。
