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随着我国汽车人均保有量的逐渐提升,石油、煤炭以及天然气等化石能源结构不合理、能源太过于依赖进口的问题日益突出。因此寻找新型清洁能源来替代传统的化石能源是我国当前面临的最主要问题。氢能源具有清洁环保、来源广泛以及持续可循环等优点得到各国学者的广泛的关注与研究。当前电解水是最被看好的制氢方式之一,通过电解的方式可以使水分解成氢气和氧气,氢气燃烧使用之后又会生成水,这一循环能够从根本上解决能源与环境的问题。但电解水的效率较低导致其制氢成本较高,采用高效的电极可以大幅度提升制氢效率,降低制氢成本,加速氢能源汽车的发展。此外,氢能源汽车还面临着储氢危险以及国内加氢设施不完善等问题。针对上述问题,本论文论文首先制备出了一款电解水制氢装置,将该装置与传统汽油发动机结合设计出了新型的车载制氢系统,并提出了新型的汽油发动机掺氢燃烧模式。最后采用GT-Power仿真软件对该掺氢燃烧模式下汽油发动机的工作过程进行模拟分析研究。详细研究内容如下所述:1)通过浸渍以及高温磷化的方式成功制备出了一体式具有自支撑纳米阵列结构的磷化物催化电极Fe-Ni2P/NF。然后分别采用SEM、EDS以及XRD等表征以及电化学测试手段对其物理性质以及电化学性能进行了详细分析。此外,将两片Fe-Ni2P/NF催化电极组装成实际电解水制氢装置对其电解水制氢性能进行了测试,结果表明该催化电极拥有极佳的电解水制氢效果,其仅需1.65V的电压就可以达到10 mA cm-2的电流密度。2)将上述电解水制氢装置与传统发动机结合设计出了一种车载电解水制氢系统。从车身的整体结构、路况复杂程度以及环境角度入手,对储水罐、电解池以干燥单元等多个车载电解水制氢系统单元的结构、材料以及传感器进行了综合设计与优化。相比于当前的随车储氢装置,该车载电解水制氢系统有效解决了当前储氢装置制造困难,大量储氢危险以及加氢设施不齐全等氢能源汽车所面临的核心问题。3)在该随车制氢系统的基础上,提出了汽油发动机掺氢燃烧模式,为当前氢气在传统汽车的应用提供了新思路和新方向。采用GT-Power仿真软件对掺氢燃烧模式下汽油发动机的工作过程进行进行模拟分析研究,结果表明在该掺氢燃烧模式下发动机的燃油经济性、动力性以及排放特性均有所提升。