背景介绍

当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤，石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。

氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等，但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。

化学元素氢(H——Hydrogen)，在元素周期表中位于第一位，它是所有原子中最小的。众所周知，氢分子与氧分子化合成水，氢通常的单质形态是氢气，它是无色无味，极易燃烧的双原子的气体，氢气是密度最小的气体。在标准状况（0摄氏度和一个大气压）下，每升氢气只有0.0899克重——仅相当于同体积空气质量的二十九分之二。氢是宇宙中最常见的元素，氢及其同位素占到了太阳总质量的84%，宇宙质量的75%都是氢。

氢具有高挥发性、高能量，是能源载体和燃料，同时氢在工业生产中也有广泛应用。现在工业每年用氢量为5500亿立方米，氢气与其它物质一起用来制造氨水和化肥，同时也应用到汽油精炼工艺、玻璃磨光、黄金焊接、气象气球探测及食品工业中。而液态氢可以作为火箭燃料。

氢能的主要优点有：燃烧热值高，燃烧同等质量的氢产生的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，氢气可以由水制取，而水是地球上最为丰富的资源，演绎了自然物质循环利用、持续发展的经典过程。

燃料电池与新能源汽车

燃料电池是一种可以直接将燃料及氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。由于这样的转化过程不涉及燃烧，而且减少了能量形式转化的次数，因此效率可达普通内燃机的数倍。同时，燃料电池运行时排放及污染很低、安静无噪声，可采用的燃料种类丰富，可靠性高，具有很大的发展及应用前景。

燃料电池的一般结构为:燃料（负极）、电解质（液态或固态）、氧化剂（正极）。在燃料电池中，负极常称为燃料电极或氢电极，正极常称为氧化剂电极、空气电极或氧电极。在氢氧燃料电池中，氢和氧在各自的电极反应。氧电极进行氧化反应，放出电子，氢电极进行还原反应,吸收电子。

燃料电池可以分为多种类型，按燃料电池的电解质类型划分主要有：

（1）碱性燃料电池（AFC）：以浓碱性溶液为电解质，工作温度在80摄氏度左右；

（2）质子交换膜燃料电池（PENFC）：以一种固体有机膜为电解质，在湿润的情况下，膜可以传导氢离子，一般工作于50至100摄氏度；

（3）磷酸燃料电池（PAFC）：电解质一般储存在多孔材料中，工作温度一般在200摄氏度左右；

（4）熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）：使用碱性碳酸盐为电解质，工作过程中需不断补充二氧化碳，工作温度在650摄氏度左右。

（5）固体氧化物燃料电池（SOFC）：SOFC的电解质一般是固体金属氧化物，属于高温燃料电池。

新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车具有很多类型，比较典型的有纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、氢发动机汽车及其他新能源汽车等，这里主要介绍混合动力汽车以及燃料电池汽车这两种类型的新能源汽车。

燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV)是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下．在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。燃料电池电动汽车实质上是纯电动汽车的一种，主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)是指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，混合动力汽车有多种形式。

产业现状

从2013年下半年开始,中央和地方政府开始大力推动新能源产业的发展,使得新能源汽车的市场规模不断扩大,产销量逐渐增加,到了 2014年,更是成为了新能源汽车产业发展史上的"元年",新能源汽车的产出量得到了很大的突破,占整个汽车产业的比重也随之上升。根据汽车工业协会的数据显示,2011年全国新能源汽车产量8368辆,同比增长16.5%。2012年我国新能源汽车产量突破一万辆,为12552辆,同比增长50%。2013年中国新能源汽车产量达到1.75万辆,与12年相比增长了 39.7%。2014年新能源汽车生产78499辆,比上年增长约3.5倍。