中国制造：世界首列氢燃料电池有轨电车运营！

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小烯导读

10月26日，由中车唐山公司研制的世界首列商用型氢燃料混合动力100%低地板现代有轨电车载客运营。这是全球范围内，氢燃料电池有轨电车首次商业运营，标志着我国在新能源轨道交通领域实现重大突破。

10月26日，由中车唐山公司研制的世界首列商用型氢燃料混合动力100%低地板现代有轨电车载客运营。这是全球范围内，氢燃料电池有轨电车首次商业运营，标志着我国在新能源轨道交通领域实现重大突破。

中车唐山公司在4年前就开始进行研究了，经过这几年的努力，终于突破了燃料电池／超级电容混合动力牵引和控制等一系列关键技术，这些技术在全球都是第一次被突破。氢燃料电池技术可以说是全球清洁能源的主要开发方向，其原理是通过氢与氧的直接电化学反应发电，是电解水的逆过程。具有能量密度高、噪音低、无污染，发电反应最高温度不超过100℃等特点，唯一的排放物质只有水，不产生氮氧化合物。

此次采用氢燃料电池有轨电车的是河北唐山市唐胥铁路，唐胥铁路有着136年的历史，是唐山工业旅游线路之一。据悉氢燃料电池有轨电车的投入使用并没有破坏唐胥铁路百年的面貌，因为它既不需要架设接触网，也不用沿途安装第三轨和充电桩，对于在旅游区的建设来说，保留原有特色是最重要的。

那么这辆氢燃料电池有轨电车是如何行驶的？氢燃料电池有轨电车采用了世界最先进的100％低地板技术，车厢地板距轨道面仅35厘米，最小转弯半径仅19米，可沿现有城市道路直接铺设轨道，并且在地面行驶和停靠，无需站台，乘客轻松搭乘。根据中车唐山公司介绍，这辆氢燃料电池有轨电车采用了2动1拖3辆编组，共设置乘客座位66个，最大载客量为336人，可根据当前的运营需求增加或者减少编组和载客量。

据悉这辆氢燃料电池有轨电车可以在最高速度持续运行，每当在制动或者停站时，燃料电池和制动能量回收系统都能为超级电容和蓄电池充电，能量回收率达30％以上。当前这辆列车的运营全程为13．84公里，最高运行时速70公里，一次快速加氢只需15分钟，可持续行驶40公里。

氢燃料电池发电原理

氢燃料电池的主要结构包括电极、隔膜与集电器等。电极和一般电池一样，也分为阳极和阴级。隔膜的主要作用是把氧化剂和还原剂隔开。集电器主要起到收集电流和疏导反应气体等作用。

氢燃料电池发电时，电池阳极上的氢会分解出电子和质子，质子会穿过隔膜达到阴极，而电子则在外部电路运行，从而产生电能。在阴极氢和氧会生成水。而只要有持续的氢气和氧气供应，并将反应生成的水排出去，燃料电池就能够持续提供电能。

氢燃料电池的优点

燃料电池之所以被很多人看好，就在于这种电池相对于现在的锂离子电池而言有不少优势，特别是面对油价上涨和能源危机，以及日益恶劣的大气环境等问题之时，氢燃料电池的优势就格外引人关注。

一是氢燃料电池绿色环保。

由于氢气和氧气发生化学反应之后，得到的产物是水，而传统汽车用的汽油燃烧后会释放氮化物、硫化物，污染空气质量，是造成城市雾霾的重要原因之一。相比之下，用氢燃料电池的汽车要环保的多。

二是制取氢气的原材料非常丰富。

由于氢气可以由电解水来获取，而地球上有非常丰富的水资源，制取氢气的原材料可以说是取之不尽用之不竭。

三是氢燃料电池可以和新能源形成互补。

由于光伏发电、风力发电等新能源发电时间和发电功率不像火电和核电那样恒定，电能的质量相对逊色一些。因此，电网往往会限制风电厂和光伏电站的发电量。如果将光伏发电和风力发电产生的电能用于氢气制取，那么既可以解决消化光伏发电和风力发电产生的“多余”电能，又可以实现氢气制取的绿色环保，为氢燃料电池提供充足的原料。

四是能量转换效率高。

由于氢燃料电池在使用中是直接将化学能转换为电能，不像一些设备要经过化学能——热能——电能的转换，因而不受卡诺循环限制。拥有更高的能量转化效率，根据测试，氢燃料电池的能量转换效率可以达到内燃机的2-3倍。

五是没有像锂离子电池那种相对漫长的充电过程。

氢燃料电池本质上是一个以氢气和氧气为原料的发电装置，因而不像锂离子电池那样有相对漫长的充电过程。举例来说，河北唐山唐胥铁路使用的有轨电车一次快速加氢只需15分钟。

六是氢燃料电池噪声低。

由于氢燃料电池没有往复及回转运动的机械部件，因此燃料电池运行时非常安静，噪声大约只有 55分贝，相当于人们正常交谈的水平。

七是能量密度高。

目前，锂离子电池技术已经撞上了天花板，电池企业已经很难再提升锂离子电池的能量密度。即便以剑走偏锋的方式强行提高锂离子电池的能量密度，那也是以牺牲安全性、寿命的指标为代价的，最好的例子就是去年三星Note7手机因电池原因接连自燃和爆炸。

因此，现在一般的电动汽车的航程大约在300-400公里左右，像特斯拉的航程能够达到450公里，但这是以安全性为代价的。这也是特斯拉电动车接连烧车的原因之一。而如果采用氢燃料电池，电动车的续航能力可以大幅提升，一些实验车型的航程已经达到了700—800公里，而且随着技术的进步，电动车的航程还有提升潜力。

氢燃料电池的不足

首先是对安全性的要求非常高。由于氢气是极小的分子，很容易造成泄露，而且在一定比例和氧气混合之后，就会发生爆炸。在氢气的生产、储存、保管、运输和灌装过程中，一旦泄露将会造成不可估量的后果。

其次是成本偏高。之前提到，氢气的生产、储存、保管、运输和灌装比较复杂，对安全性要求也高，这就大幅提升了成本。而采用储氢合金的做法虽然安全，而且部分储氢合金的储氢密度甚至大于液氢，但这类金属几乎全是稀贵金属，价格几乎都直逼黄金，大规模商用的可能性微乎其微。

三是缺乏加注氢气的氢气站。正如充电站成为电动汽车普及的短板，氢气站的匮乏也使采用氢燃料电池的车辆难以普及。

本次世界首列氢燃料电池有轨电车在河北唐山唐胥铁路首次投入商业运营，标志着中国在氢燃料电池的技术和成本控制上均取得了突破。希望中国能在燃料电池技术方面越走越远，越走越好。

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