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氢燃料电池车（Fuel cell vehicle-FCEV）是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力，再以电力推动电动机，由电动机推动车辆。这类车辆的发电厂把氢的化学能转换为机械能，或者是通过燃烧的内燃机中的氢，或通过在燃料电池中的氧与氢反应来运行电动机。
氢燃料电池是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置（单纯依靠燃烧氢来驱动的“氢内燃机”，也曾出现过，比如宝马的氢能7系）。氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机就像纯电动车样，因此氢燃料电池车可以理解为一辆“自带氢燃料发电机的电动车”。
氢燃料电池车通过氢与氧结合，经由燃料电池产生电力来为汽车提供动力，其最大特点是行驶中完全没有碳排放和其他污染。根据目前的材料显示，氢燃料电池车行驶里程可以达到500到600公里，而燃料加注仅需3分钟。与目前国内市场主流的锂电池汽车相比，氢能源汽车具有如下优点：氢燃料电池能做到真正无污染；单次行驶里程数是锂电池车3至5倍；成本更低，氢能源取之不尽；应用领域范围更广等。
公开资料显示，燃料电池的多种类型中，已经推广了超过10年的氢燃料电动汽车电池被视为取之不尽的能源，被相关专家称为“目前发展最好的燃料电池。”
现在有很多专家认为，三五十年后，可能最后剩下的都是燃料电池汽车。尽管目前看来，燃料电池存在一些问题，但优点也颇多：首先，氢燃料电池汽车通过质子交换膜发电，可快速启动，而其他氧化物在温度升高到1000度时，不适合频繁启动，因此一般用在车上的就是（质子交换膜）氢燃料电池。第二，燃料电池有一个燃料箱，需将氢放在燃料箱中进行发电，因此充氢需要时间较短，可与加油时长媲美。第三，燃料电池的发电装置使用的是电化学发电，先转化成热能燃烧，再转化成电，一般情况下发电效率比较低。但现在，热电联供在日本已实现产业化，大幅提升了燃料利用率。第四，燃料发电过程中没有噪音，且燃料电池在本质上就是氢气和氧气，化学反应产生水，环保性能突出。
