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氫燃料電池原理
小時候的物理課免不了接觸到化學方程式與元素表，那麼氫燃料電池的原理可以喚醒不少人的記憶，我們都知道水（H2O）是由氫（H2）以及氧（O2）所產生而來，而水只要經過「電解」過程，即可將氫以及氧分解出來，亦即「水+電＝氫+氧」，但如果要獲得電呢？就可利用逆反應，也就是「氧氣+氫氣＝水+電」，這就是燃料電池的發電原理。
在環保議題持續熱議的現今，大多數的消費者早已熟知電動車時代勢必降臨，但由於關鍵零組件、軟硬體等量產化規模有限，因此無法進一步達到降低成本的效果，加上藉由電池模組驅動馬達需要仰賴一定程度的電力，若一昧加大電池容量同時車重又會造成增加驅動負載，反而不利於車輛續航里程。同時電池模組本身的製造雖有高度可回收特性，但生產過程難免對於環境有相對程度的汙染，故現今市場仍屬高單價的純電動車，距離普及仍有一段相當長遠的路要走。
氫燃料電池的研發在於，多數汽車製造廠對於純電動車的生產並未碰到技術上的障礙，不過屬於關鍵零組件的鋰電池組則是技術的考驗，也因而刺激市場上電池技術屢屢突破，包含常見的鋰電池、鎳氫、磷酸鋰鐵等，因為物理金屬極構造等因素，電池模組本身重量、充電時間、方電效率、能量效率以及壽命等皆不同、同時電池原料的合成及組合亦有相對瓶頸，導致電池模組本身在生產成本居高不下。有鑑於此，各車廠或許放緩電動車發展腳步，在既有的電動車架構下，不再將重心放在提昇電池模組的儲存、充、放電效率及壽命問題，而ˋ發展如何不靠燃油，透過取之不盡的元素，可讓電動車擁有源源不絕的電力來源，故氫燃料電池車也就因應而生，畢竟水、空氣這種永續能源、取得相當容易、所以先不管電池模組先天硬體條件限制，只要擁有便利取得的電力來源，又不用等漫長的充電時間，投資氫燃料當然是最有C/P值的選擇。
氫燃料電池車構造即為電動馬達、氫燃料電解機構、氫燃料儲存瓶、蓄電模組等四大部分，藉由氫氣進入電解反應機構產生電之後，再由蓄電模組驅動電動馬達，進一步驅動車輛。
全球首部量產Toyota Mirai
繼Hybrid油電混合、純電動車之後，另一項氫燃料電池能源正在不斷發酵與擴張，其實全球各大車廠早在90年代即積極尋找替代能源方案，因此眾多可能性的能源也一一不斷被發現，例如純電動車的發展可追溯至上世紀，但由於當時的電池及蓄電等技術尚未成熟，並未受到重視，而便宜的石油資源、可快速量產的機械內燃機成了領導百年的汽車產業，但由於科技不斷演進，造車技術更趨成熟，即便純電動車款已可說是確定的未來式，但在量產規模與周邊建設無法普及等因素，平均車價亦居高不下，短時間內各國家亦無法達到普及規模。
Mirai藉由可大幅減少機械體積的概念，將既有的車室空間充分利用，同時成熟的氫燃料電池系統也讓消費者對於Mirai抱持高度興趣。
全球知名汽車製造商Toyota，早在90年代即以得知電動車勢必為未來趨勢，但由於量產規模與高成本因素，短時間內消費者對於純電動車仍有疑慮，光靠一家品牌推展電動車勢必花費大量時間成本，故讓Toyota選擇保守策略，先以Hybrid架構開發環保車款，進一步造成全球大賣，一舉躍升全球環保能源車的指標品牌。而近年來除了Hybrid車款外，Toyota下一步計畫正是氫燃料電池車，同時也是全球首部量產且市售的氫燃料電池車的品牌，並於今年初在北美市場達到單月銷售1500輛佳績。同時Mirai也在美國創下嶄新的節能紀錄，單桶氫氣可跑出500km以上的續航里程，在零排放的電動車級距中，Mirai是目前唯一行駛里程超過482km的電動車款，比起電動車大廠Tesla擁有更高的行駛里程，而且在Toyota集團的模組化生產線中，預計在2017年時Mirai將可有望達到3000部的銷售目標，可謂目前全球瘋能源的浪潮下，Toyota又準備繼Hybrid車系後，另一強而有力的革命性產品。不過看似亮眼的銷售反應背後，其實仍有一大問題需要解決，那就是加氫站的普及率問題，畢竟加氫站的設置不像充電站般容易，當然未來倘若Mirai銷售狀況真如Toyota所預料，以該集團雄厚的資源搭配銷售據點等網絡，或許加氫站的建置將得以趕上氫燃料車成長的速度。
目前即便車輛已開始進行銷售與交車作業，但加氫站的建置尚未完整，也成了Toyota未來需積極面對的課題。
歐系大廠不惶多讓
除了來自日本的Toyota已經搶下氫燃料電池車的灘頭堡，歐美大廠其實亦有積極動作，包含M.Benz F-Cell燃料電池早在第一代A-Class即有概念車款的推出，加上長期試營運的大型氫燃料電池巴士等，M.Benz於1994年即開發出相關的F-Cell氫燃料電池車，2005年即有概念車型的推出，作動原理大致相同，大致以概念、原型車等測試目的所開發，M.Benz身為歐洲車廠的指標品牌，已公告將於2017年推出旗下全新的氫燃料電池車，藉由超過20年的發展經驗累積， 且通過最嚴格的實際道路測試，雖然並非為全球最早推出市售量產氫燃料電池車，不過藉由2010年陸續生產超過250部氫燃料車款的經驗，相信未來量產車型的成熟度亦無庸置疑。
近年來推出的F-Cell Roadster概念車即是將機構簡單化，以打造都會移動且輕巧等概念訴求。
除了一般測試原型房車，在商用運輸等車型上，M.Benz亦有相當多元的運用範圍與技術。
另外BMW則是在替代能源的發展上同樣擁有豐富經驗，雖然一直處於概念與原型車階段，但對於氫燃料想必相當熟悉，且在2006年以旗下7系列為藍本的Hydrogen 7車型，即是以氫燃料為主要的動力來源，但較為不同的是BMW取向於將氫氣透過化學反應、壓縮等，以液態方式注入內燃機中，達到取代傳統汽、柴油的目的，後續因為開發成本與氫燃料的成熟度問題，並未正式推出量產版本。但在近年來積極與Toyota達成互相緊密合作下，已有共享技術的可能，包含BMW主打節能超跑的i8車系，透過Toyota在氫燃料電池上的成就，打造出i8 Hydrogen Fuel Cell原型測試車，進一步展現BMW對於進軍氫燃料電池車的野心。
BMW早期所投入的氫燃料車款，因為仍保留傳統內燃機，主要是透過液態氫取代傳統燃油，一直處於原型測試階段並未量產。
BMW i8 Hydrogen Fuel Cell原型測試車即是以氫燃料電池為動力來源，不同以往的液態氮型式。
水動力燃料電池概念
與氫燃料電池原理大致相同的亦有「水動力燃料電池」，主要利用「水、空氣」作為主要的燃料，透過內部電極等化學反應來進一步分解出氫，進一步產生電力來驅動電動馬達模組，因為主要燃料並非氫氣，故不需要具備儲氣瓶，更不需要加氫站的設置，即便是家用自來水，亦可當作此水動力車的燃料。不過雖然實驗階段有著不錯的發展性與環保效果，但由於需要透過模組化的反應電極搭配金屬催化反應等，該模組經長時間的實驗下，因為催化會使其內部的機構效能減低，目前此系統仍在研究階段，只要改善反應模組的壽命問題，未來汽車以水當作主要燃料，或許可望成真！
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