先說結論
氫燃料電池車(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)和純電動車一樣用電動馬達驅動,但電力不是來自插電充飽的大電池,而是由車上的燃料電池把氫氣和空氣中的氧結合即時發電。依美國能源部AFDC說明,FCEV行駛時只排放水蒸氣與溫暖的空氣,屬於零排氣管排放車輛。
燃料電池怎麼發電
fueleconomy.gov說明,FCEV的主要元件包括:
- 燃料電池堆:讓氫與氧進行電化學反應產生電力,副產物是水
- 高壓儲氫瓶:把氫氣以高壓儲存在車上
- 電池:回收煞車時的能量(再生煞車),並在需要時輔助輸出
- 電動馬達:把電力轉為動力
燃料電池不是「燃燒」氫氣,而是透過化學反應直接產生電力,所以效率較高、也沒有燃燒產生的廢氣。
氫氣從哪裡來
AFDC指出,氫氣可以從多種國內資源生產。目前美國生產的氫氣大多數來自天然氣蒸汽重組(steam reforming),另一種方式是電解,也就是用電把水分解成氫和氧。EIA也提到,氫在地球上很少以單獨的氣體存在,通常要從水、天然氣等化合物中分離出來,所以氫被視為一種「能源載體」,而不是一次能源。
氫的能量特性
EIA說明,以重量計算,氫所含的能量約是汽油的3倍;但以體積計算,即使是液態氫,能量密度也約只有汽油的四分之一。氫要在攝氏負253度才會變成液體,因此車輛多以高壓氣態儲存,加氫站與儲氫瓶都需要特殊設計。
加氫站現況
依AFDC資料,美國在2024年約有54座零售加氫站,大多集中在加州。早期的推廣策略是在既有加油站增設加氫設備,涵蓋舊金山、洛杉磯與聖地牙哥一帶;另外也在發展載有加氫設備的移動式加氫車。AFDC提到,目前輕型FCEV只在有氫燃料供應的市場少量銷售或租賃。
和純電動車、汽油車比較
簡單比較三種車:
- 補能方式:汽油車加油、純電車充電、FCEV加氫,FCEV加氫方式類似加油
- 排放:汽油車有排氣;純電車與FCEV行駛時零排氣管排放
- 基礎設施:加油站最普及,充電站持續增加,加氫站目前仍相當有限
想比較純電車與汽油車的用車成本,可參考電動車vs油車成本比較。
台灣的情況
台灣目前一般消費者能買到、能日常使用的燃料電池小客車與公開加氫站都很少,實際狀況請以經濟部能源署等主管機關及車廠的最新公告為準。若你在考慮低排放用車,目前較普及的選項仍是油電混合與純電動車,台灣充電站的分布可參考台灣充電站總覽。
未來發展
AFDC提到,重型氫燃料卡車(例如長途貨運)的推廣需要比小客車大得多的加氫站;隨著車輛需求增加、設備量產,加氫站的建置條件也可能改善。美國也在推動擴大夏威夷與東岸等地的加氫據點。
氣體燃料的安全觀念
氫氣和液化石油氣、天然氣一樣是可燃氣體,車輛與加氣站都要依規範設計與操作。一般駕駛人只要依車廠與站方指示操作即可,不要自行改裝儲氣設備。台灣較常見的氣體燃料車可參考LPG加氣站指南。