当您听说氢动力汽车时，您很可能会想到氢燃料电池。这是因为燃料电池电动汽车（FCEV）是目前氢用于车辆推进的唯一方式 - 至少就您可以购买或租赁的汽车而言是如此。
但随着世界各国政府采取行动禁止二氧化碳排放，对于那些希望保持燃烧活力的人来说，氢正成为一种更有意义的燃料来源。与此同时，越来越多的制造商正在使用氢燃料电池技术来规避传统电动汽车的缺陷。
因此，由于我们将在未来听到更多这些术语，因此是时候我们都了解氢燃料电池和氢燃烧发动机之间的区别了。但在我们了解它们的差异之前，我们还必须了解为什么氢会成为如此重要的话题。
为什么使用氢气作为燃料源？
根据1992 年能源政策法案，氢在美国被视为替代燃料，就像 E85 一样。但为什么氢作为燃料会受到关注呢？
氢是地球上最丰富的元素，作为燃料来源具有巨大的好处。它还可以通过电解等方法来利用，将水 (H 2 O) 分解成氢和氧原子，而无需像我们需要像石油那样在地球周围挖掘。另外，氢是一种可燃元素，能量密度较高。2.2 磅（1 千克）氢气产生的能量与 6.2 磅（1 美制加仑）汽油产生的能量相同。
使用氢来产生能量也有好处。无论是通过燃料电池还是燃烧，主要副产品之一就是水。
氢作为燃料的缺点
将氢作为燃料的理由听起来相当引人注目，但与所有技术一样，还有一些障碍需要克服，这也是氢在完全适合主流使用之前还有很长的路要走的原因。
可用性有限——目前的加氢基础设施非常有限，加利福尼亚州和夏威夷州是美国仅有的拥有官方公共基础设施的州。难以利用——它可能是地球大气中最丰富的元素，但获取它并不容易。它非常耗时并且需要大规模的工业流程。能源密集型利用——氢在用于产生能源时可能被认为是绿色的，但其收获过程并不总是绿色的。以肮脏的方式产生的氢气对环境的危害比用汽油为汽车提供燃料更有害。气态氢存储效率低下- 气态氢必须在汽车使用的巨大压力（10,000 psi/700 bar）下存储，需要比传统燃料箱占用更多空间的专用储罐。虽然 BMW 的 iX5 Hydrogen 将这些油箱隐藏在传动通道中，但典型的 FCEV 将这些油箱放置在货舱地板下方，对货舱空间产生了显着影响。液氢存储温度——液氢比气态氢存储占用的空间少75%，并且不需要高压罐，似乎解决了上述问题。但液态氢必须保持在-253摄氏度/-423华氏度。任何高于此值的气体都会导致氢气蒸发，需要通风口，燃料不可避免地会损失到环境中。液氢还会给其他各种部件带来额外的压力。 
什么是氢燃料电池？
使用氢为车辆提供动力的最常见方式是通过氢燃料电池。燃料电池利用化学反应来融合氢气和氧分子，释放电能，电能被捕获并输送到电池中为电动机提供动力。FCEV（燃料电池电动汽车）被视为电动汽车，因为它们依靠电动机进行推进。然而，它们的电池比传统纯电动汽车小得多，并且不依赖于插入充电。相反，为氢气罐加油只需五分钟即可让您再次行驶，就像您在传统内燃机汽车中所做的那样。
实际上，燃料电池充当发电机，仅使用氢气作为燃料。燃料电池的好处是它比内燃机效率高得多，效率超过 60%。燃料电池汽车的排放还有更多好处——只有水和热，使它们成为真正的零尾气排放车辆。FCEV 通常有一个小水箱，用于收集产生的水，然后通常在按下仪表板上的按钮后将水排出。
氢燃料电池汽车示例
燃料电池电动汽车数量稀少，其可用性有限，主要是由于美国的加氢基础设施有限。截至撰写本文时，美国和加拿大只有 63 个加氢站向公众开放。
截至撰写本文时，美国仅出售或租赁两辆 FCEV。这些都是：
2023款现代Nexo2023款丰田未来
此外，BMW iX5 Hydrogen 测试车队已在包括美国在内的世界各地部署，测试燃料电池作为 BMW 电动产品增程器的可行性。
然而，美国和世界各地还有其他燃料电池汽车租赁和销售：
2002年丰田FCHV2002本田FCX2003-2006 福特福克斯燃料电池车2003-2013 日产奇骏燃料电池汽车2005-2007 梅赛德斯-奔驰 F-Cell（基于 A 级）2007-2009 雪佛兰探界者 FC2008款丰田FCHV2008-2015 本田 FCX 清晰度2010-2014 梅赛德斯-奔驰 F-Cell（基于 B 级）2014-2018 现代ix35 FCEV2016-2021 本田清晰度
除此之外，还有数十款概念车尝试过使用燃料电池推进系统，其中最近最引人注目的是现代 N Vision 74，据传即将投入生产。
什么是氢气燃烧？
氢内燃机实际上与普通汽油内燃机非常相似。燃料进入，被压缩并与氧气混合，火花产生点火，然后轰鸣：产生动力。
然而，氢气燃烧过程产生的CO 2量比汽油燃烧少，因为几乎不存在碳（汽油是碳基燃料，而氢气就是氢气）。相反，在燃烧过程中氢与氧分子结合，废气中的主要排放物是水。
当氢气燃烧时，会产生相当猛烈的爆炸，长期以来，氢气一直被理想地用作燃烧车辆的燃料，特别是在政府推动禁止二氧化碳排放的情况下。
但驱动车轮的氢燃烧，与常规燃烧一样，比使用燃烧作为发电机的能源效率较低。根据麦肯锡的一份报告，电动汽车的能源效率约为 75-85%，氢燃料电池的能源效率在 50-60% 之间，而氢气燃烧的效率仅为 40-45%，与柴油相似。优点是其排放比柴油或常规汽油燃烧清洁得多。
氢燃料汽车的历史
氢燃烧尚未变得可行，但这并不意味着多年来没有对其进行投资。虽然氢燃烧的根源可以追溯到 1807 年的 De Rivaz 发动机和 1863 年的 Hippomobile，但直到 20 世纪 70 年代初，东京城市大学才开始通过 Musashi-1 开创氢燃烧汽车概念。但主流汽车制造商也对氢燃烧进行了投资，自 20 世纪 90 年代初以来，数十个开发原型已经研究了该技术的可行性。
例如，马自达于 2000 年代末在德国和日本运行了一批氢燃烧 RX-8 原型车；在 13B Renesis 发动机上使用直喷系统，可以使用氢气为旋转电机提供燃料，而无需对其架构进行任何其他必要的改变。在此之前，1993 年款 Miata 搭载氢转子发动机，距马自达首个 HR-X 氢转子概念问世大约两年。
传统上，这一发展主要集中在气态氢，但液态氢作为燃料也进行了研究，最近由丰田公司进行，此前也由宝马公司进行过研究。
OEM 制造的氢燃烧原型和概念列表
1991 马自达 HR-X 氢旋转1993 马自达 HR-X2 氢旋转1993马自达 Miata氢旋转1995 马自达 Capella 氢旋转2001 福特 P20002001 迷你库珀氢2002 BMW 750hL（使用 V12 发动机，可以燃烧氢气或汽油）2003 马自达 RX-8 氢能源2005 马自达 Premacy Hydrogen RE 混合动力车2006福特 F-250超级酋长2007 马自达 Hydrogen RE 插电式混合动力车2007 BMW Hydrogen 7（使用 V12 发动机，可以燃烧氢气或汽油）2007 BMW H2R（使用液氢燃料的速度纪录汽车）2010 雪佛兰索罗德2013 Aston Martin Hybrid Hydrogen Rapide S（完成纽博格林 24 小时耐力赛的赛车原型）2022 丰田 GR 雅力士 H22022丰田卡罗拉 Cross H22023款丰田GR Corolla（液氢赛车原型车）2023 丰田 AE85 H2 概念车（原始 AE86 Trueno 的改装）
除了汽车制造商之外，氢汽车公司还改装了一辆日产 Frontier 甚至一辆谢尔比眼镜蛇，以使用氢燃烧，星际氢公司改装了一辆悍马，加利福尼亚大学于 1992 年改装了一辆福特 Ranger，并于 2000 年改装了一辆改装的谢尔比眼镜蛇，后者未能达到要求氢陆地速度记录仅提高 0.1 英里/小时。
一些汽车制造商还开发了独立形式的氢燃烧发动机。雅马哈和丰田在雷克萨斯 RC F 的基础上开发了氢 V8 发动机，而福特则为其自己的氢燃烧发动机申请了专利。
氢燃料电池对比。氢燃烧：哪个更好？
作为一名血液中流淌着汽油的爱好者，我希望氢气燃烧能够成功。与汽油燃烧相比，它对环境要好得多，加油时间相同，并且性能相似。它还发出我们所熟悉和喜爱的所有美妙的 ICE 噪音。赢了，对吧？也许不会。由于与燃料电池相比效率较低，这意味着需要更多的氢气，而储氢罐会占用汽车中所有可用的存储空间。这意味着氢燃烧对于公路车来说并不实用。至少现在还没有。
相比之下，氢燃料电池汽车的效率更高，而且由于它使用电动机，因此具有更高的性能和始终可用的即时扭矩。其固有的效率还意味着您需要更少的氢气存储，使其更加实用。
燃料电池技术比氢燃烧更可行，但我内心永远的乐观主义者希望氢燃烧将变得更加高效，以至于有一天它成为一种可行的燃烧替代方案。在那之前，燃料电池占据主导地位。
常见问题解答
氢燃烧发动机使用液态氢还是气态氢？
传统上，大多数氢燃烧原型都使用气态氢。然而，液氢也已被使用，最近的一次是在丰田 GR Corolla 赛车原型中。
氢气燃烧会拯救内燃机吗？
也许。该技术仍处于起步阶段，但至少可以延长内燃机的寿命。然而，与燃料电池电动汽车相比，其效率低下，这使得这种情况不太可能发生。
有氢燃料汽车出售吗？
目前没有在售氢燃料汽车，只有丰田 Mirai 和现代 Nexo 等燃料电池汽车。
