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氢能源燃料电池的原理是，电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。氢燃料电池是指氢气与氧气反应产生电能的装置（也出现了单纯靠燃烧氢气驱动的氢内燃机，如宝马的氢能7系）。

氢燃料电池汽车的驱动力来自车辆上的电机，就像纯电动汽车一样，所以氢燃料电池汽车可以理解为自带氢燃料发电机的电动汽车。

氢燃料电池的优势：无污染：氢燃料电池对环境无污染。通过电化学反应，而不是燃烧（汽油、柴油）或储能（电池）。燃烧会释放出一氧化碳气体和灰尘等污染物。燃料电池只产生水和热。嘈杂：氢燃料电池运行安静，噪声只有55dB左右，相当于人正常交谈的水平。这使得燃料电池适用于室内安装或噪声有限的室外场所。效率高：氢燃料电池的发电效率可以达到百分之五十以上，这是由燃料电池的转换性质决定的。它直接将化学能转化为电能，不需要热能和机械能的中间转换（发电机）。