1月27日，首臺國產(chǎn)氫燃料電池混合動力機車在中國中車大同電力機車有限公司（簡稱“中車大同”）下線。這是我國氫能源在鐵路機車領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的最新成果，標(biāo)志著我國氫能利用技術(shù)取得關(guān)鍵突破，中國鐵路機車裝備駛?cè)肴驓淠芗夹g(shù)高地。

這款氫燃料電池混合動力機車有什么特點？

“氫燃料電池混合動力機車是繼內(nèi)燃機組與鋰電池組組成的混合動力之后又一新的重大技術(shù)跨越，具有顯著的綠色環(huán)保和節(jié)能高效等特點。試驗運行數(shù)據(jù)顯示，氫燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率大幅高于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機組，同時運用再生制動技術(shù)，機車在制動時可以吸收回饋能量，通過制定合理的能量管理策略，完全能夠?qū)崿F(xiàn)最優(yōu)的能量輸出?！敝熊嚧笸笨偨?jīng)理兼總工程師趙明元說，機車設(shè)計時速80公里，持續(xù)功率700千瓦，滿載氫氣可單機連續(xù)運行24.5小時，平直道最大牽引載重超過5000噸。

中國科學(xué)院院士、西南交通大學(xué)首席教授翟婉明表示，這種不需要通過燃燒即獲得能量的方式，安全可靠，不僅運行噪聲小、成本低、維護便捷，且排出物只有水，完全實現(xiàn)了碳和污染物的零排放。

為什么要研究氫燃料電池混合動力機車？

氫在元素周期表中位于第一位，構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的 75%。在地球上，氫主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)?！白鳛橹匾那鍧嵞茉?，對氫燃料的合理利用是世界各國競相研究的重要科技高地，特別是在交通領(lǐng)域，氫能開發(fā)已經(jīng)成為重要的產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，得到了普遍應(yīng)用。”趙明元說，目前，氫燃料在我國已成功實現(xiàn)了在航天、汽車、城市有軌電車等領(lǐng)域的應(yīng)用。

目前，我國鐵路機車動力約分為非電力和電力兩種類別。

非電力機車發(fā)展歷程為蒸汽（煤）、燃油，以及最新的氫氣。其中，燃煤和燃油均存在因排放造成的空氣污染，燃油還有一定的噪聲；電力機車發(fā)展歷程為直流、交流，以及最新的永磁直驅(qū)。機車效率提升依次為80%、85%和90%。

初步統(tǒng)計，目前中國國家鐵路集團有限公司（簡稱“國鐵集團”）保有20000臺機車，其中內(nèi)燃機車7000臺，直流電力機車2800臺，交流電力機車10200臺，2019年機車能源消耗1634萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

2020年初，中車大同立項氫燃料電池應(yīng)用技術(shù)研究機車研制項目，也是中國中車重大項目“燃料電池混動調(diào)車機車動力系統(tǒng)匹配及整車關(guān)鍵技術(shù)研究”重要課題，并于6月份申請了山西科技重大專項。項目于5月份完成方案設(shè)計，6月份完成技術(shù)設(shè)計，9月份開始試制，12月完成樣車調(diào)試。

專家認為，氫燃料電池混合動力機車經(jīng)濟效益良好。相較傳統(tǒng)燃油和電力機車，氫燃料電池混合動力機車沒有任何污染物的排放，也不用重新架設(shè)取電網(wǎng)，在相對密閉的地鐵、隧道、礦山等環(huán)境下使用優(yōu)勢更加明顯，應(yīng)用和維護成本也更低；整車采用了模塊化設(shè)計，包括司機室在內(nèi)的全部設(shè)備都實現(xiàn)了模塊化安裝，這也使氫燃料混合動力機車能夠依據(jù)客戶的實際需求和應(yīng)用條件，進行不同功率等級和傳統(tǒng)+新能源等不同動力方式的靈活搭配。

◎ 科技日報記者 矯陽


關(guān)注【深圳科普】微信公眾號，在對話框：
回復(fù)【最新活動】，了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】，了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】，了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】，了解最新科普書籍
回復(fù)【團體定制】，了解最新團體定制活動
回復(fù)【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】，學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】，了解更多博物學(xué)院活動詳情