無需燃燒即獲取能量

1月27日，首臺國產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(以下簡稱中車大同)下線。這是我國氫能源在鐵路機車領域產業化應用的最新成果，標志著我國氫能利用技術取得關鍵突破，中國鐵路機車裝備駛入全球氫能技術高地。

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是繼內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跨越，具有顯著的綠色環保和節能高效等特點。試驗運行數據顯示，氫燃料電池的能量轉換效率大幅高于傳統的內燃機組，同時運用再生制動技術，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，完全能夠實現最優的能量輸出。”中車大同副總經理兼總工程師趙明元說，該機車設計時速80公里，持續功率700千瓦，滿載氫氣可單機連續運行24.5小時，平直道最大牽引載重超過5000噸。

中國科學院院士、西南交通大學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，構成了宇宙質量的75%。在地球上，氫主要以化合物的形態貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。“作為重要的清潔能源，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，特別是在交通領域，氫能開發已經成為重要的產業發展方向，得到了普遍應用。”趙明元說，目前，氫燃料在我國已成功實現了在航天、汽車、城市有軌電車等領域的應用。

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;電力機車發展歷程為直流、交流，以及最新的永磁直驅。機車效率提升依次為80%、85%和90%。

初步統計，目前中國國家鐵路集團有限公司保有20000臺機車，其中內燃機車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1634萬噸標準煤。

2020年初，中車大同立項氫燃料電池應用技術研究機車研制項目，也是中國中車重大項目“燃料電池混動調車機車動力系統匹配及整車關鍵技術研究”重要課題，并于6月申請了山西科技重大專項。項目于2020年5月完成方案設計，6月完成技術設計，9月開始試制，12月完成樣車調試。

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

關鍵詞： 氫燃料電池混合動力機車