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燃料電池汽車是使用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的車輛。車載燃料電池裝置使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料重整得到的高含氫重整氣體，與普通電動汽車相比，動力上的區別在于，FCV使用的電力來自車載燃料電池裝置，電動汽車使用的電力來自電網充電的電池。因此，FCV的關鍵是燃料電池。
燃料電池是一種不燃燒燃料，而是通過電化學反應將燃料的化學能直接轉化為電能的高效發電裝置。發電的基本原理是：電池的陽極（燃料極）輸入氫氣（燃料），氫分子（H2）在陽極催化劑的作用下分解為氫離子（H+）和電子（e-），H+通過燃料電池的電解質層向陰極（氧化極）方向移動，e-從外電路流向陰極，因為它不能通過電解質層；氧氣（O2）在電池的陰極輸入，氧氣在陰極催化劑的作用下分解成氧原子（O），e-通過外電路和燃料的H+流向陰極通過電解質結合形成穩定的水（H2O）結構，完成電化學反應并放出熱量。
這種電化學反應與氫氣在氧氣中的劇烈燃燒反應完全不同。只要陽極不斷輸入氫氣，陰極不斷輸入氧氣，電化學反應就會不斷進行，e-就會不斷地通過外電路。它流動形成電流，持續為汽車提供電力，它也完全不同于傳統的電導體切割旋轉機械發電原理的磁場線。這種電化學反應屬于靜態發電方法，在這種方法中，物體不運動就可以獲得電能。因此，燃料電池具有高效率、低噪音、無污染物排放等優點，保證了FCV成為真正高效、清潔的汽車。
為了滿足汽車使用的要求，汽車燃料電池還必須具有比能量高、工作溫度低、啟動快、無泄漏等特點。在眾多類型的燃料電池中，質子交換膜燃料電池（PEMFC）完全具備這些特性，所以FCV使用的燃料電池是PEMFC。
燃料電池汽車的工作原理
燃料電池汽車的工作原理是汽車燃料電池中用作燃料的氫氣與大氣中的氧氣發生氧化還原化學反應，產生電能驅動電動機工作，電動機驅動汽車內的機械傳動結構，進而帶動汽車的前橋（或后橋）等行走機械結構工作，從而帶動電動汽車前進。
核心部件燃料電池
燃料電池的反應結果會產生極少的二氧化碳和氮氧化物，副產物主要產生水，因此被稱為綠色新型環保汽車。燃料電池汽車是一種電動汽車，其核心部件是燃料電池，通過氫和氧的化學作用，而不是通過燃燒，它直接轉化為電能。
燃料電池汽車的氫燃料可以通過多種方式獲得，有些車輛直接攜帶純氫燃料，有些車輛可能配備燃料重整器，可以將碳氫燃料轉化為富氫氣體。單個燃料電池必須組合成燃料電池堆，才能獲得滿足車輛使用要求的必要功率。
