首臺國產(chǎn)氫燃料電池混合動力機(jī)車下線
來源:科技日報
發(fā)布時間:2021-01-29
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1月27日,首臺國產(chǎn)氫燃料電池混合動力機(jī)車在中國中車大同電力機(jī)車有限公司(簡稱“中車大同”)下線。這是我國氫能源在鐵路機(jī)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(jī)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(jī)車有什么特點?

“氫燃料電池混合動力機(jī)車是繼內(nèi)燃機(jī)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(yùn)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(jī)組,同時運(yùn)用再生制動技術(shù),機(jī)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(jī)車設(shè)計時速80公里,持續(xù)功率700千瓦,滿載氫氣可單機(jī)連續(xù)運(yùn)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(yùn)行噪聲小、成本低、維護(hù)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(jī)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)。“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(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?!壁w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(jī)車動力約分為非電力和電力兩種類別。

非電力機(jī)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(jī)車發(fā)展歷程為直流、交流,以及最新的永磁直驅(qū)。機(jī)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(tuán)有限公司(簡稱“國鐵集團(tuán)”)保有20000臺機(jī)車,其中內(nèi)燃機(jī)車7000臺,直流電力機(jī)車2800臺,交流電力機(jī)車10200臺,2019年機(jī)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(jī)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(jī)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(rèn)為,氫燃料電池混合動力機(jī)車經(jīng)濟(jì)效益良好。相較傳統(tǒng)燃油和電力機(jī)車,氫燃料電池混合動力機(jī)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(hù)成本也更低;整車采用了模塊化設(shè)計,包括司機(jī)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(jī)車能夠依據(jù)客戶的實際需求和應(yīng)用條件,進(jìn)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


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