大行折叠自行车氢燃料电池技术在轨道交通的应用,各国研发过的氢动力列车有哪些?-e车轨道交通资讯

发布时间: 2年前 (2019-04-11)浏览: 40
氢燃料电池技术在轨道交通的应用,各国研发过的氢动力列车有哪些?-e车轨道交通资讯
↗点击上方“e车轨道交通资讯”关注我们
上周,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,在唐山具有136年历史的唐胥铁路载客运营。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梅丽娜 。
近年来,全球主要铁路厂商都在竞相研究如何使用绿色能源替代柴油,氢能作为众多能源替代方案之一,它与生质能混合燃料电池早已运用在汽车、货运列车等交通工具上。
氢燃料电池技术是全球清洁能源开发利用的主流方向,通过氢与氧的直接电化学反应发电,是电解水的逆过程,能量密度高、噪音低、无污染,发电反应最高温度不超过100℃,不产生氮氧化合物,唯一的排放物质只有水德拉霍亚,是真正的“零排放”。
在轨道交通领域,氢气主要结合燃料电池一起构成动力系统,替代传统内燃机车。氢燃料动力系统使车辆不仅可以摆脱线路牵引供电系统年代向钱看,降低对线路的投资,同时具有噪音小、污染低、以及使用寿命长等特点。基于燃料电池发展现状,可使用的燃料电池类型主要包括质子交换膜燃料电池(PEMFC)和固体氧化物燃料电池(SOFC)。
根据电解质的不同,燃料电池可分为:
碱性染料电池(AFC)
磷酸型燃料电池(PAFC)
熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)
固体氧化物燃料电池(SOFC)
质子交换膜燃料电池(PEMFC)
在铁路运输领域中应用的燃料电池主要是PEMFC,应用范围能够涵盖多种类型:通勤铁路、客运铁路、货运铁路、轻轨、矿区铁路、工业铁路系统、有轨电车、以及在公园或博物馆等地乘坐的特殊列车。
氢燃料电池在轨道交通方面的应用包括氢燃料电池动力系统和现有氢燃料轨道列车。
1. 氢燃料电池动力系统

图1 氢燃料电池动力系统
图1为氢燃料动力系统基本构成。燃料电池系统作为主要动力源,提供主要功率输出,功率大、运行时间长且相对稳定,但动态响应较慢。
动力电池(主要为锂电池)和超级电容(super-capacitor, SC)作为辅助动力源及储能装置,瞬时功率大,动态响应快,但储能有限,运行时间短私宠小妹。
一般车辆动力系统可为三种动力源的任意组合,如燃料电池+动力电池、燃料电池+超级电容、燃料电池+动力电池+超级电容等。
在车辆启动或紧急工况时,瞬时功率需求较大,需要动力电池及超级电容提供额外功率输出;在车辆制动时,制动能可重新储存于动力电池及超级电容中。这也是为什么动力电池和超级电容都要使用双向DC/DC,而燃料电池只使用单向DC/DC(这里可以有新的研究,制动能通过双向DC/DC返回到燃料电池,然后电解水储存起来?)。动力源产生的直流电通过牵引逆变器转换为可供牵引电机使用的交流电。
氢燃料电池动力系统还包括图中未展示的单元:
储氢系统
储氢方式主要分为高压气体储氢、低温液压储氢及金属氢化物储氢。
低温液态储氢是将氢气冷却到-253℃使其液化存储起来,对设备材料绝热性要求较高,且储氢能耗成本也较高。金属氢化物储氢为氢气与金属反应产生氢化物来储存氢气,单位体积储氢量高金柳彬,且能得到高纯氢,但其还处于试验阶段,无法应用与商业。
现阶段车载商用储氢方式为高压气体储氢,以35MPa或70MPa的压力将氢气储存于高强度气瓶里,储氢瓶类型见图2。图2 储氢瓶类型(摘自德国Universit?t Ulm, Hydrogenas Energy CarrierPPT)
I型瓶为纯金属瓶,壁厚、自重大且压强容许值较低,单位重量储氢量低,现已不再使用。
II型瓶为金属内胆,部分表面碳纤维强化处金属壁厚适当降低,且压强容许值增大,现也不使用。
III型瓶同为金属内胆,表面完全碳纤维强化乔傲天,金属壁厚大幅度降低,自重大幅度减小,压强容许值增大,我国使用较多,储存压力主要为35MPa。
IV型瓶为塑料内胆独坐莫凭栏 ,表面完全碳纤维强化,自重极小,压强容许值较大,为国外如德国日本等主要使用的氢瓶类型,大多储存压力为70MPa。实物图如下:
IV型瓶结构及实物图(摘自德国Universit?t Ulm, Hydrogenas Energy Carrier PPT)
冷却系统
燃料电池运行时发热量极大,一般为额定功率大小,即200kW的燃料电池发热量在200kW左右。
控制系统
控制系统好比于整个动力系统的大脑,控制着整个动力系统的正常有序运转。控制系统主要包括:电池管理系统(Battery Management System, BMS)、电子控制单元(Electronic Control Unit, ECU)和列车控制系统(Automatic Train Control, ATC)挂钩炎。
从全球范围来看左崴崴,氢燃料电池在轨道交通领域的应用研究可以追溯到2002年,下面,我们一起来看看吧!

世界上第一辆氢燃料电池动力系统机车诞生于2002年。
2002年,美国Vehicle Projects公司和加拿大Placer Dome矿业公司联合开发了世界上首个用于地下金矿开采的氢燃料电池托运机车。
这台机车由纯质子交换膜燃料电池驱动,无动力电池。是将原型机车上的铅酸电池替换为PEMFC作为动力源进行改造,并没有附加其他电能存储设备作为牵引电源。
该车采用两个燃料电池堆串联,提供126 V电压和135 A电流,净功率达17 kW。车辆采用金属氢化物储氢,并加装热交换机满足氢气吸附和去吸附过程中产生热量的热传递。储氢系统的容量可以维持该车在17kW的功率下连续运行8h。
此外,该车还装有增湿器和热交换器等设备重生之斩尾。该项目由美国能源部和加拿大政府联合资助,项目自1999年启动,历时3年。

随后在2009年,该公司与美国伯灵顿北方圣达菲铁路公司(BNSF)合作研制了氢燃料电池调车机车,该项目由美国国防部出资支持。该机车重约130吨,采用燃料电池与铅酸电池混合动力系统,该车采用燃料电池座位主动力源,全系统瞬时功率可超1MW。


为了减缓温室效应,提高能源利用率,以削减列车运行能耗为目的,从2000年起张又侠的父亲 ,东日本铁路公司开始了新能源(New Energy,NE)列车的研发,该公司自2003年起进行柴油混合式列车的开发,确立了实用化目标。
2006年,开始实施NE列车的第2步计划,试制了一辆混合动力新能源轻轨列车(NE列车),该列车采用柴油—燃料电池混合动力系统。基于此项目张陈平,该公司于2007年加装了一组360kWh锂离子电池并去除柴油机系统,构成燃料电池—锂电池混合动力列车。

2010年,中车永济电机有限公司(原属中国北车)与西南交通大学合作研制了中国首台新能源燃料电池轻轨机车。该车采用加拿大巴拉德公司生产的燃料电池电堆,总功率为150kW,产生400~800V直流电。该车首次采用永磁同步电机及控制变频器承担主牵引驱动,持续速度为21km/h,最高运行速度为65km/h。
2015年,世界首列氢能源有轨电车在中车青岛四方机车车辆股份有限公司成功下线祝丹文。该车采用燃料电池作为动力源,应用永磁同步电机直驱系统和铰接转向架技术。加氢时间控制在3min以内,单次充满氢气可运行100km,最高运行速度可达70km/h。整车采用三节编组,设置60多个座位,总载客量超过380人。

2017年3月,青岛四方与佛山高明现代轨道交通建设投资公司签订合同大行折叠自行车,在佛山市高明区建设的现代有轨电车示范线上,采用以氢能源为动力的现代有轨电车大目老师,该线预计于2018年底建成。

2011年,西班牙窄轨铁路FEVE公司研制成功一辆燃料电池有轨电车样车。整车由PEMFC供电,氢气储存在12个储氢罐内。4台交流异步电机作为牵引电机,每台电机功率可达30 kW。再生制动能可由3个超级电容或锂离子电池储存。该车理论载客为20~30人,最高运行速度可达20 km/h。金默玉

2012年,南非英美铂金公司(Amplats)和美国Vehicle Projects公司共同在南非制造了五辆矿用机车。车辆使用PEMFC作为动力源,实际应用效率可达51%。

2014年精灵鲨,德国下萨克森州等3个州和黑森州公共交通管理局联合起来,与法国阿尔斯通签署了一份合作意向书,同意阿尔斯通于2018年之前在该地区进行燃料电视列车的试验工作新凤霞的资料。2016年9月,阿尔斯通公司研发的氢动力列车下线,并在下萨克森州的线路上进行相关测试和验证工作李雨青。
截至2017年3月,阿尔斯通表示,目前德国已有4个州与其签订了氢动力列车的订购意向书。
(中国e车网整合自知乎、铁路试点)
注:本文由中国e车网整理,转载请注明出处!文章内容如有疏漏或不足,欢迎留言指正,谢谢!
相关文章:中国通号五模块100%低地板现代有轨电车全球首发!台州首条有轨电车正式开工!将于2019年通车就在今天!武汉首条有轨电车载客试运行、地铁16号线开工建设赞!全球首列“自动驾驶”有轨电车在中车四方下线
欢迎投稿!可直接投递到邮箱:info@ecrrc.com
中国e车网(www.ecrrc.com)——领先的轨道交通电子商务平台及行业门户

标签:

上一篇: 宁波江北万达影院旅行的印记 世界那么大,我想去看看-SL惟一爱
下一篇: 北京东方骑士乐园男人喝红酒为了什么呢- 女人喝红酒为美颜,-世爵酒业

︿