燃料電池汽車使用電力驅動，但無需插電。它攜帶氫氣罐，並在燃料電池堆中與空氣中的氧氣結合。這種化學反應產生電力來驅動電機，唯一的排放物是水蒸氣。它本質上是一種使用不同能源的電動車。
燃料電池堆是車輛的核心部件。它包含數百個獨立的電池，每個電池都有一個陽極和一個陰極，兩者之間由隔膜隔開。氫氣進入陽極，在那裡，催化劑將其分解成質子和電子。質子穿過隔膜，電子則透過外部電路流動，產生電流。在陰極，氧氣、質子和電子結合生成水。
燃料電池汽車加氫只需三到五分鐘，與汽油加氫類似。續航里程與傳統汽車相當，約300至400英里。豐田Mirai和本田Clarity是最常見的車型。但加氫站卻很少。加州大約有50座，而其他大多數州都沒有。清潔氫氣體也是一大挑戰。目前大多數氫氣都是從天然氣中提取的，而這個過程會釋放二氧化碳。
燃料電池適用於重型卡車、巴士和船舶，因為電池對於這些車輛來說太重、充電太慢。對於乘用車而言，純電動車更具優勢，但燃料電池仍然是可行的選擇。
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