基于GREET模型的氢燃料电池机车全生命周期碳排放与能耗分析

全球性的能源问题和环境问题正日益严重,在实现“双碳”目标的背景下,铁路运输部门需要选择低碳、绿色的燃料。相比较传统柴油动力内燃机车和电力机车,氢燃料电池机车在碳排放与能耗方面的优势值得探究。GREET模型是由美国阿贡国家实验室开发的计算机模拟软件,被广泛地应用于对车辆的能源与环境影响研究中。基于GREET模型,利用WTW (Well-to-Wheels)评价体系对氢燃料电池机车全生命周期的碳排放与能耗效应进行测算。通过与其他车型的对比研究发现:氢燃料电池机车的全生命周期能耗相比内燃机车降低了19.67%,与电力机车相近;氢燃料电池机车的全生命周期碳排放显著低于电力机车和内燃机车。本研究填补了行业中对我国氢燃料电池机车能耗与环境影响方面的研究空白。

Stadler为美国开发首列氢燃料电池列车FLIRT H_(2)

为美国加利福尼亚州圣贝纳迪诺县交通局(SBCTA)设计的FLIRT H_(2)是Stadler公司替代牵引方案的最新产品。其将是应用于美国铁路客运领域的首列氢燃料电池列车,计划于2024年在加利福尼亚州投入商业运营,装配模块化、可扩展的氢气混合动力包,可为2~4节车厢提供电能。文章重点介绍FLIRT H_(2)的概念设计及技术实现情况,包括车辆结构、牵引系统布局、技术参数、模块化设计、燃料电池、储氢系统、能源效率等,以期为后续氢燃料电池列车的开发设计提供参考和借鉴。

燃料电池原理与技术基础课程教学改革与实践

燃料电池原理与技术基础是面向各专业本科生开设的一门基于多学科交叉的新能源领域的专业课、前沿课,是新时代面向国家重大战略任务开设创新型课程的一次改革和实践。在教学过程中,本课程注重兼顾不同专业背景的本科生,采用理论联系实践的教学方法,将对燃料电池基础知识的讲授与实践环节同步进行。从学生的角度出发,通过课程引导,增强学生对相关技术发展史、多学科基础知识和产业发展的理解来引导学生提升对燃料电池技术及其产业发展的兴趣。针对不同的专业基础以普及相关原理与技术基础为首要指导原则,采用启发式教学以及专题研究等方式开展教学,在不同的专业背景中加强学生对基本理论和知识的理解,优化设计多维度实践环节,促进跨学科讨论。本课程的建设也是跨学科综合性人才培养的一次探索,有助于培养燃料电池技术相关人才。

氢燃料电池列车能量管理策略研究综述

在全球持续变暖以及整个交通领域需要快速、持续脱碳的背景下,使用清洁、节能的交通工具将成为未来的发展趋势。氢燃料电池列车因为性能优良、无污染、噪声小等对环境友好的特点而受到了广泛关注。由于氢燃料电池存在输出特性偏软、寿命较低、无法进行能量回收等问题,单独使用燃料电池作为动力源无法满足列车运行过程中的复杂工况,因此,目前的氢燃料电池列车普遍采用燃料电池与辅助电源(超级电容、锂离子电池等)以串联或者并联的方式联合为动力系统供电。能量管理策略的研究是燃料电池动力系统的关键内容之一,文章梳理了氢燃料电池混合动力系统的能量管理策略(包括基于规则的方法、基于优化的方法等)及其实现流程,同时整理并总结了国内外氢燃料电池列车上使用的能量管理策略,并在这些策略基础上探究了基于频率解耦、强化学习等方法实现能量管理的新兴能量管理策略。

氢能源接触网检修车燃料电池动力系统设计

针对国家能源集团新朔铁路公司下辖铁路沿线接触网及基础设施的触网检修车需求,文章研发一款基于质子交换膜燃料电池(PEMFC)的100 kW氢能源接触网检修车动力系统。该系统旨在优化系统供电电压制式和自身供电模式,提高系统对环境温度的适应性和能量转换效率,降低系统噪声,同时实现燃料电池系统、动力分配控制器与整车之间的通信与控制。依据国家标准,在第三方检测机构对产品的性能与设计指标进行验证,并进行实际装车应用,对燃料电池系统与整车匹配性进行验证。结果表明,该系统满足整车700 V供电需求,所有辅助部件(BOP)均由系统自给供能,无需外部电源。系统具备在-30~45℃环境温度下的运行能力,噪声小于70 dB@0.3 m,直流电压制式转换器(DC/DC)后端额定效率可达40%。在实际应用中,燃料电池动力系统可配合整车完成运行、制动、充电等操作,整车匹配性良好。设计的燃料电池动力系统符合氢能源接触网检修车需求,为燃料电池动力系统在轨道交通的应用提供了有效的设计参考价值和工程应用经验。

氢燃料电池列车研究进展

随着氢燃料电池技术的不断成熟,世界各国对燃料电池在铁道交通领域的应用极为重视,都希望达到铁路网脱碳的目标,该目标正好与我国“碳峰值、碳中和”战略相契合。本文从氢燃料电池列车的动力系统出发,介绍了它的各组成部分及其功能性,综述了国内外氢燃料电池列车的研究现状,可提供载客量、电池功率、续航能力和储氢容量等信息,并结合当前研究情况,总结了氢燃料电池列车推广应用的技术难点以及扩展市场的障碍,提出突破瓶颈的方案,最后分析了氢燃料电池列车未来市场应用的可行性。

氢燃料电池用高科技纤维的最新进展

随着全球各主要汽车生产国和地区相继出台节能和环保法律法规,各种新型动力电池的研发日趋活跃,氢燃料电池就是其中之一。将氢燃料电池普及应用于新能源汽车、电动列车及航空航天等领域,是一项复杂的系统工程,有一系列技术难题需要攻克。文章主要介绍了氢燃料电池产业链及其相关高科技纤维的最新进展、未来的市场机遇和面临的挑战。

氢能源列车的风险评估

目前,化石燃料已经提供了世界86%的能源,预计未来石油需求将会增加,同时,二氧化碳(CO2)的排放导致温室效应,因此,开发一种只需低成本基础设施同时碳排放低的新型机车,以此来减少对环境的影响。根据科学报告,氢能源,作为一种新型能源,是电力等能源的载体。但使用氢燃料电池驱动的列车可能会发生事故,因此,对密闭空间氢气火灾和爆炸的危险性进行评估具有重要意义。