氢燃料电池在火车、汽车上的应用

Joerj Dieter Weigl工程师曾参与过很多高温燃料电池的项目，其中包括燃料电池滑板车，燃料电池三轮车，燃料电池摩托车、货车以及燃料电池火箭引擎的测试等。

Joerj Dieter Weigl在介绍相关项目时表示，目前德国的燃料电池火车已经可以在欧洲的轨道上行驶了，在未来也会更多的发展氢火车。在德国，燃料电池火车在乡村基本上有两条线，它里面的氢燃料是巴士所用的3倍，运营时间大概是8小时到12小时，它的运营时间是两班，现在有两辆车在德国运行，它有200千瓦的燃料电池。燃料电池火车其实和巴士非常相似，加氢大概需要少于一个小时的时间。研究氢火车在德国有比较大的意义，因为火车用氢来驱动是更加高效的，在德国有超过一半的轨道都是非电力的，如果说是有电力的话，需要9年的时间才能够让所有的轨道完成电力化的过程。所以我们可以用氢的火车来替代那些柴油的火车。图1所示的燃料电池火车配备有2个90kg、350bar的氢气罐，2个200kW的燃料电池系统，大约60节车厢，最高行驶速度为140km/h，行驶里程约为600-800km。

图1：燃料电池火车

Unicorn公司设计了一种智能模块化的电池系统，规模为180×60mm，大约700g，有比锂电池更高的效率。它与燃料电池技术结合起来优势则更加显著。可以在电池端生成氢、然后对氢进行储存，然后供给燃料电池可用来发电。我们也希望在两边都可以有氢的储存，在使用的这一部分也就是我们要从静态的转移到一个动态的。上述的系统就如如图2所示Unicorn公司刚刚推出市场的产品，主要使用太阳能来运营一些电力货车。

图2：基于氢能的清洁能源系统

燃料电池的系统如图3所示，燃料电池需要有一个容器，组合起来的话就是这样，上面是罐、下面是燃料电池，还可以再往上加电池。最后一个就是氢电解系统，其实还可以把更多的罐连接起来。现在是计划能够研发这一种开放式的燃料电池系统，而且还可以分拆成单个的，如果需要更多的能源功率强度的话，可以把不同的部分拼接起来，所以这个同样的系统也可以应用在比如电池堆的生产中。该产品可以应用在自行车、农业和园艺设备上，无人机也是另外一个可以应用的设备，同时还有小的电动车，目前在中欧这个加氢站已经是比较方便的。

图3：燃料电池系统及其应用

图4所示为燃料电池家用汽车，Joerj Dieter Weigl表示，他很喜欢这一辆车，现在已经跑了大约有1万8千公里。而续航里程也比较合理达到了500公里，同时还会有续航里程不足的预警提示，在车速不同时，每一公里氢的消耗量是不同的。能够达到的最高时速是160公里每小时，虽说这个最高速度相对有一些限制，但其实是没有影响的。此外，每开一万公里需要更换空气过滤器和制冷器过滤器，这个成本可能会稍微有一点高。

图4：Joerj Dieter Weigl驾驶的燃料电池汽车

氢能燃料电池汽车还有一个非常重要的方面就是加氢，现在欧洲对应乘用车已经有120个加氢站，对家用车公开开放，同时还有50个加氢站正在建设当中，所有的加氢站都提供预先冷却的氢，压力是700bar，可以实现5分钟快充。同时还有一个手机应用，在手机应用上可以得到所有加氢站的精确位置以及它的运行情况。此外，目前加氢的价格在每个国家是固定的，在奥地利加氢就像加油一样自助去加氢，然后进入到收款台去付款。