3月29日，在西南交通大學電氣工程學院二樓辦公室，陳維榮院長和幾位同事正在探討提升氫燃料電池列車速度的方案。

幾天前，陳維榮團隊的項目“大功率氫能動力軌道機車關鍵技術與應用”獲得四川省科學技術進步獎一等獎。“整體技術已達到國際領先水平！”由中國工程院院士羅安領導的評價小組對這一科技成果進行了評價。

“很興奮，這是對我們工作的極大肯定。”陳維榮表示，“這不是某個環節而是‘整體技術’，這挺不容易的。現在想做的是進一步優化，努力開發時速超過140公里的氫能列車方案，以填補國際空白！”

據統計，該團隊在全國10多個氫燃料電池軌道交通應用項目已落地。

研發近三年

相關設備燒壞數十臺

“氫燃料電池的最佳應用場景不是家用轎車，而是線路相對固定的軌道交通系統。”早在2008年，陳維榮就做出了這樣的判斷。

為什么會有這樣的判斷？陳維榮說，軌道交通不同于乘用車。從運輸方式來看，更多的是點對點的固定線路，這使得氫氣的運輸和儲存方式變得簡單。“目前，很難像乘用車加油站一樣布局加氫站。”

另一個優勢是成本。陳維榮認為，以目前的技術，氫能源軌道交通項目的一次性投入和長期運營成本比傳統軌道交通電氣化方案低10%左右，“也就是說，即使沒有國家補貼，純粹的市場化發展也能算好經濟賬。”

然而，將氫燃料電池裝入列車并不容易，最大的障礙就是功率問題。

陳維榮說，過去氫燃料電池的設計方案是基于乘用車，功率通常只有幾十千瓦，即使是大巴或重型卡車，也不會超過100千瓦。這樣的功率，一個電堆就可以滿足了。“然而，軌道交通通常是數百千瓦的功率需求，因此其功率系統方案必須通過多個電堆協同工作來完成。”

“困難就在這里！”陳維榮表示，與鋰電池不同，氫燃料電池的供電過程具有滯后效應，這將使多電堆的協同工作非常困難。“如果沒有完善和準確的協作方案，不僅會限制電堆的性能，還會影響設備的整體穩定性。”

據了解，僅為了攻破這項技術，陳維榮團隊就花了近三年時間燒壞了幾十臺相關設備。幸運的是，結果顯而易見。最終發布的方案不僅運行穩定，而且能耗效率更高。國家認證的第三方檢測機構給出的結果顯示，新方案的使用效率達到64.47%，能耗低于行業平均水平三成。

市場空間大，研發與轉化兩不誤

除了這套電堆協同管理系統，陳維榮團隊還開發了一個新的氫軌道機車研發－設計－制造平臺。“使用氫能的軌道機車需要一個新的設計，以達到最好的效果。”

如今，陳維榮團隊的新技術已在佛山、青島、唐山等城市試點，項目整體產業化進程日益加快。

“市場空間是巨大的！”陳維榮表示，僅國內鐵路、觀光列車、有軌電車、城市動車組等應用場景，其中適合氫能改造的市場空間超過1000億$；國際上，考慮到許多國家計劃取代所有內燃機車，“僅歐洲市場規模就超過5000億$。”不僅如此，儲氫、運氫、氫燃料電池零部件制造等產業鏈相關領域也將有更大的市場機會。

如何把握機遇？

陳維榮說：“研發和轉化兩不誤。”

目前，西南交大已成立專門公司，負責陳維榮團隊研發項目成果的實施和轉化。公司擁有100多項專利，涉及氫能軌道交通機車的研發和生產。目前已落地的項目也由公司專業運營。

在研發方面，陳維榮團隊有140多人，其中大部分是研發人員。“現在正在做的是開發速度為140至160公里的軌道交通機車，為全國乃至全球軌道交通項目提供更低碳、高效、低成本的服務。”陳維榮說。

此外，大型氫燃料電池船舶也是他們下一步攻克的目標。

據報道，大型油輪的動力系統需要20個電堆的協同工作，陳維榮的團隊已經完成了該方案的理論設計。“隨著技術的不斷成熟，協同工作的電堆數量將繼續提升，更多領域的應用將成為可能。”陳維榮說，希望憑借自己的技術在國際市場上取得更多的成就。

延伸閱讀

未來很多車的“尾氣”可能是水

“將來看到的許多汽車可能不再‘冒煙’。”談到氫燃料電池給人們生活帶來的變化，陳維榮說。

與傳統燃油汽車最大的區別是，氫燃料電池添加氫氣，排放水，不需要處理尾氣。這些變化可能首先出現在公交車、灑水車、清掃車等固定市政功能車輛上。

氫能車輛安全嗎？“很安全”。陳維榮說，氫氣的儲存和運輸方案與目前的壓縮天然氣（CNG）沒有太大的不同。“當氫能普及到一定規模時，它也將像天然氣一樣成為一種重要的能源產品。”