Ein genauer Blick auf die Antriebstechnik zeigt die Kostenstruktur eines Brennstoffzellenfahrzeugs auf. Im Jahr 2020 lagen die Kosten für den Antriebsstrang des Brennstoffzellensystems bei etwa 100 Euro pro Kilowatt [FrKe17]. Das entspricht bei dem Toyota Mirai 2 mit 134 kW insgesamt 13.400 Euro [Hobe23].

Das Herzstück dieses Antriebskonzepts ist das Brennstoffzellensystem, welches als elektrochemischer Energiewandler chemische Energie in elektrische Energie umwandelt. Beim Einsatz in Elektrofahrzeugen wird die freigesetzte Energie in einer Batterie zwischengespeichert, die den Elektromotor speist. Der für den Prozess benötigte Sauerstoff wird der Umgebungsluft entnommen, während der in Reinform benötigte Wasserstoff in einem speziellen Tank mitgeführt wird [WaFr11a, S.61]. In der Abbildung 1 ist der Antriebsstrang in einem Brennstoffzellenfahrzeug zu sehen.

Preistreiber im Brennstoffzellenbau sind in erster Linie kostenaufwändige Materialien (vor allem Edelmetalle) und Verarbeitungstechniken. Speziell die Rohstoffpreise für Platin beeinflussen die Kosten dieser Antriebstechnik. Daher wird sowohl an einer Reduktion des Bedarfs an Platin sowie auch dem Austausch des Katalysatormaterials geforscht. So wird beispielsweise der Einsatz von Mangan untersucht [enar23].
Des Weiteren verursachen die erforderlichen aufwändigen Speichertechniken zur sicheren Umsetzung der Tankanlage hohe Kosten bei nur geringer Speicherdichte, wie zum Beispiel bei der Flüssigwasserstoffspeicherung [WaFr11a, S.64]. Gemäß einer Studie gehen Experten davon aus, dass die erwarteten mittleren Kosten bis 2035 auf 13,5 Dollar pro Kilowattstunde Wasserstoff und bis 2050 auf 10,53 Dollar pro Kilowattstunde Wasserstoff gesenkt werden können [WhAz20].

Neben der Brennstoffzelle und der Tankanlage gehören weiterhin der Elektromotor samt Leistungselektronik sowie der Gleichspannungswandler zum Antriebsstrang. Momentan etabliert sich im Bereich der Motoren die Asynchronmaschine als kostengünstige Antriebsvariante [WaFr11a, S.120]. Die Kosten für einen mittleren Motor mit 90 Kilowatt Nennleistung liegen bei etwa 900 Euro für einen (permanent erregtem) Synchronmotor und bei etwa 720 Euro für einen Asynchronmotor. Diese Kosten beziehen sich nur auf den Motor ohne die Leistungselektronik aber inklusive Getriebe [FrKe17, S.13]. Die Leistungselektronik umfasst insbesondere den Wechselrichter, dessen Kosten je nach Art in unterschiedlicher Höhe ausfallen können. Die Kosten eines Silizium-basierten-Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren (Si-IGBT) Wechselrichters liegen bei etwa 707 Dollar (entspricht etwa 640 Euro), die Kosten eines effizienteren Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren aus Siliziumkarbid (SiC-MOSFET) Wechselrichters bei etwa 1370 Dollar (entspricht etwa 1240 Euro). Letztere gelten als nächster Evolutionsschritt für zukünftige elektrische Antriebe. [ShRa23]

Der Gleichspannungswandler ermöglicht die Energieversorgung der Nebenverbraucher im Niederspannungsnetz, indem er die hohe Batteriespannung herabsetzt. Dies ist notwendig, da in Elektrofahrzeugen Spannungen von 300 Volt und mehr im Antriebsbereich eingesetzt werden. Eine Vielzahl von elektrischen Verbrauchern im Fahrzeug sind allerdings auf eine heute übliche Bordnetzspannung von 12 Volt ausgelegt, wie zum Beispiel das Lichtsystem, elektrische Fensterheber oder Infotainment. Die Kosten für den Gleichspannungswandler liegen bei etwa 190 Euro [FrKe17].

Weiterhin dient die Batterie innerhalb des Antriebskonzeptes als Puffer (bei Lastspitzen wie dem Beschleunigen) zwischen Brennstoffzelle und Elektromotor, sowie zur Aufnahme der gewonnenen Energie durch Rekuperation. Dafür wird in den Fahrzeugmodellen die Lithium-Ionen Technologie eingesetzt, die durch ihre Eigenschaften die Nickel-Metallhydrid Batterie verdrängt hat [Daim09a]. Insgesamt konnten die Kosten für die Batterien aufgrund der Weiterentwicklung der Fertigungstechnologien und sowie größeren Produktionsvolumina in den letzten Jahren reduziert werden. Zudem weisen die in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzten Batteriesysteme einen relativ niedrigen Energieinhalt im Vergleich zu batteriebetriebenen Elektrofahrzeugen auf, weshalb die Kosten gering bleiben. So liegt der Energiegehalt der im Toyota Mirai 2 eingesetzten Lithium-Ionen-Batterie bei nur 1,24 Kilowattstunden [Zach21].