氢燃料电池的能量效率
在标准状态（25℃，一个标准大气压100kpa）下，氢气与氧气反应生成水的燃烧焓为：
H_2+1/2 O_2=H_2 O(l) _f H_l=-285.85 kJ/mol
H_2+1/2 O_2=H_2 O(g) _f H_g=-241.82 kJ/mol
式中， _f H_l、_f H_g 分别表示 H_2 生成液态水和水蒸气的燃烧焓，因为水蒸气还可以继续释放潜热液化为液态水，所以 _f H_g 比 _f H_l 要大44kJ/mol，这个值就是水的潜热。
我们定义基于生成液态水的燃烧焓为高位热值（HHV），基于生成水蒸气的燃烧焓为低位热值（LHV），那么有：
HHV=-_f H_l=285.85 kJ/mol
LHV=-_f H_g=241.82 kJ/mol
热值表示燃料所能释放的最大能量，也就是燃料所蕴含的全部能量。
根据氢气的热值可以计算出标准状态下氢气的质量能量密度：
W_{M,HHV}=\frac{HHV}{M_{H_2}} =\frac{285.85 kJ/mol}{2.02 g/mol}=141.5 kJ/g=39.3 kWh/kg
W_{M,LHV}=\frac{LHV}{M_{H_2}} =\frac{241.82 kJ/mol}{2.02 g/mol}=119.71 kJ/g=33. 26kWh/kg
其中，1kWh就是一度电中的一度，
1kWh=1000×3600 Ws=3.6×10^6 J=3600kJ
也就是说，一公斤氢气完全燃烧生成液态水，能够释放和39.3度电的一样多的能量，如果生成的是水蒸气，释放的能量会少一些，是33.26度。
同理可以计算出氢气的体积能量密度：
W_{V,HHV}=\frac{HHV}{V_m }=\frac{285.85 kJ/mol}{22.4 L/mol}=12.76 kJ/L=3.5×10^{-3} kWh/L
W_{V,LHV}=\frac{LHV}{V_m }=\frac{241.82 kJ/mol}{22.4 L/mol}=10.79 kJ/L=3.0×10^{-3} kWh/L
表 1 常见燃料的质量能量密度和体积能量密度
燃料质量能量密度（kWh/kg）体积能量密度（kWh/L）氢气39.30.0035汽油12.788.94柴油12.729.16液化天然气15.426.47甲醇6.274.96
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