汽车行业越来越多地达成共识，即陆地交通的未来是电力推进。然而，随着电动汽车作为一个概念重新出现（不要忘记，在汽车时代的初期，内燃机和电动汽车并存），关于如何为电动机供电的争论出现了。 第一种选择是在车上使用电池组——显然是当今更流行的选择。不过，氢燃料电池还有另一种方法。
什么是燃料电池？
注意到当前电池技术的能量含量较低，一些人建议采用不同的方法。在汽车上发电，无需笨重的电池。这项技术并不是什么新鲜事，因为它于 60 年代首次被 NASA 用于双子座和阿波罗登月任务中的发电。燃料电池有一些不同类型，但在汽车工业中几乎只使用质子交换膜燃料电池 (PEMFC)。
那么，我们如何在燃料电池中产生电力呢？这是一个相对简单的过程。燃料电池由三个主要部分组成。阳极、阴极和隔膜。在阳极中，氢气从储罐供给。 H2 由两个电子和两个质子组成。带正电的质子穿过分离器，而带负电的电子穿过外部电路，从而产生电流。
在阴极，大气中的氧气与氢气的质子（之前已通过分离器）和外部电路的电子相遇。这种组合会产生水，然后从汽车的排气管中排出。一个可以喝水的排气管！
氢气生产
氢是宇宙中最丰富的元素，但地球上不存在游离形式的氢。这意味着我们必须找到一种方法来获取它。目前制氢方式有3+1。
所谓的灰氢是通过天然气的蒸汽重整产生的。天然气受到非常热和高压的水蒸汽的轰击。该反应产生 H2 和 CO2。这种制氢方式是最不环保的。
蓝氢与灰氢非常相似，只不过生产过程中集成了碳捕获和储存 (CCS) 系统，以防止释放的二氧化碳进入大气。
第三种生产路线是电解，产生绿色氢气。这种方法的工作原理与燃料电池相反：电流将水分子分解成其组成气体——氢气和氧气。
“+1”方法被称为绿松石氢。在这项技术中，天然气通过熔融金属浴，产生氢气和固体碳。虽然这一概念显示出前景，但尚未达到商业规模部署。
在现有的选择中，绿色氢最有希望实现可持续、低影响的生产——前提是驱动该过程的电力来自风能或太阳能等可再生能源。
氢态
有两种可能的氢状态可供使用。气体和液体形式，两者各有优点和缺点。
由于氢是宇宙中密度最小的元素，因此要在汽车中使用它，必须对其进行严格压缩。在当前的应用中，氢气被压缩至 700 巴。这是很大的压力，为此需要特殊且昂贵的储罐。
另一种选择是液体形式。但要液化氢气，必须将其冷却至绝对零以上 20°C（即负 253°C）。显然，要获得这两种形式的氢，我们需要使用能量——要么用于超高压缩，要么用于冷却。
不过，使用氢气的优势是巨大的 - 1 公斤氢气可携带 33.3 千瓦时的能量。这意味着它每公斤携带的能量是当前最先进电池组的 167 倍！
电池与氢
那么，什么是最优选的方式呢？携带电力还是在汽车上发电？目前汽车行业似乎青睐电池组，原因有几个。
首先，PEMFC的效率在60%左右。天然气蒸汽重整的效率为 70%，而电解的效率为 75%。氢气的压缩效率约为 89%，而液化效率约为 66%。下表总结并比较了电池组和氢气之间的所有损耗。对于氢气，已经使用了最有效的方案。
| 效率比较 | 氢气 | 电池组 |
|---|---|---|
| 电解(%) | 75 | - |
| 氢气压缩率 (%) | 89 | - |
| 燃料/电网运输（%） | 80 | 93 |
| 燃料电池(%) | 60 | 94 |
| 永磁电机（%） | 94 | 94 |
| 直流/交流转换 (%) | 93 | 93 |
| 充电（%） | - | 94 |
| 透射率（%） | 95 | 95 |
| 总效率(%) | 27 | 73 |
从上表得出的数据表明，燃料电池技术产生的效率曲线几乎与内燃机 (ICE) 汽油车辆相同。鉴于目前的状况，在乘用车中部署燃料电池几乎没有什么实际优势。因此，尽管存在固有的局限性，但大多数汽车制造商更喜欢电池组方法。
还值得强调的是，行驶同等距离的加氢成本比在家给电动汽车充电高出七到八倍。虽然氢气因其卓越的能量密度而可能在重型卡车运输中找到一席之地，但这种潜力取决于开发可持续的生产方法。
