图17：第二代丰田mitai结构

  目前第二代丰田Mirai也即将发布，预计整车质量1900kg，前后配重比为50:50，驱动电机最大功率134kW，峰值扭矩300Nm，最高时速175km/h，配备3个储氢罐，续航里程850km，第二代售价拟定为58500美元，相比第一代45000美元有所提高。

  根据化学原理，氢气燃烧只产生水（2H2+O2=2H2O），但燃料电池不对氢气进行燃烧反应，而是通过抽离其外层电子，将氢原子的化学能直接转化为电能的装置，因此本质上是一种电化学发电器。

图18：燃料电池不燃烧氢气

  氢气进入燃料电池的阳极，在催化剂的作用下分解成氢质子和电子：形成的氢质子穿过质子交换膜达到燃料电池阴极，在催化剂作用下与氧气结合生成水；电子则通过外部电路到达燃料电池阴极形成电流。

  由于燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制，其能量转化效率极高，燃料电池电能转换效率一般在45%～60%，高于汽车发动机的热效率，也高于火力发电和核电的约30%～40%的效率。燃料电池电化学反应没有机械传动部件参与，使用寿命也较长。

图19：一些混动车将锂电池作为主动力源，燃料电池作为备用发电机

  某种意义上，燃料电池电化学反应可以看做是是电解水的逆反应，反应本身不排放有害气体（电化学反应有少量残留），具有很高的经济性，从节约能源和保护生态环境的角度来看，是十分有发展前途的新能源发电技术。

  根据电池所采用电解质分类，燃料电池可分为七类：碱性燃料电池（AFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、阴离子交换燃料电池（AEMFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）。

图20：七类燃料电池

  根据工作温度，目前商业化中重点选择能够适应室温的燃料电池，即质子交换膜燃料电池、阴离子交换燃料电池，直接甲醇燃料电池。其中适用于汽车的主要是质子交换膜燃料电池。

  燃料电池系统是以发动机为基本单元，增加必要的辅助零部件构成的一套完整的发电系统。发动机由电堆反应核心和其他系统部件组成，其他系统配件包括空压机、增湿器、氢循环泵、氢瓶、气体循环、电控系统、热管理系统、数据采集系统。

图21：燃料电池发动机工作示意图