氢燃料电池的工作原理则是电解水的逆反应，用催化剂让氢气和氧气结合变成水，氢原子在这个过程中会释放出电子从而产生电。
氢能源汽车使用的就是氢燃料电池，所以氢能源汽车实际上还是电动车，氢燃料电池与其说是电池，倒不如说是一个发电机。
与电动汽车相比，氢燃料电池不存在衰退的问题，而且氢燃料电池的转化效率可以达到70%左右，续航里程以第二代丰田Mirai为例可以达到850公里，加氢气的时间只需要不到五分钟，所以理论上氢燃料电池会是更加理想的替代内燃机替代品。
但是氢气的储存和运输成本非常高，所以还未能形成一条完整的上下游产业链，直接导致了氢燃料无法成为新能源的主流。
同时，氢气的制造也有很大的限制条件，政府的相关报告指出，目前我国的氢气主要是从煤炭中冶炼出来，通过电解水制备的比例比较低。原因在于电解水虽然简单，但是耗电量比较大，1立方的氢气电解制备就需要5度电，要真正做到环保，使用的电只能是核电、风力电、水力电、光伏电等可再生能源产生的，但这些发电方式的比例非常低。
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