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下載手機APP隨著世界各地的鐵路網絡逐步淘汰老式柴油火車，英國即將測試一種新型發動機，這種發動機可能有助於鐵路脫碳——氫動力火車。
從(cong)站(zhan)台(tai)上(shang)看(kan)，它(ta)和(he)其(qi)他(ta)英(ying)國(guo)通(tong)勤(qin)列(lie)車(che)沒(mei)什(shen)麼(me)兩(liang)樣(yang)。但(dan)當(dang)數(shu)百(bai)名(ming)乘(cheng)客(ke)登(deng)上(shang)位(wei)於(yu)長(chang)島(dao)馬(ma)斯(si)頓(dun)的(de)鋼(gang)質(zhi)車(che)廂(xiang)時(shi)，他(ta)們(men)看(kan)到(dao)了(le)一(yi)個(ge)不(bu)同(tong)尋(xun)常(chang)的(de)景(jing)象(xiang)。在(zai)其(qi)中(zhong)一(yi)輛(liang)車(che)裏(li)，乘(cheng)客(ke)被(bei)鼓(gu)勵(li)停(ting)在(zai)四(si)個(ge)氫(qing)燃(ran)料(liao)罐(guan)、一個燃料電池和兩個鋰電池周圍。
列車的氫動力係統產生的能量足以讓列車行駛50至75英裏。這輛名為Hydroflex的火車是英國第一輛由氫驅動的火車。2019年6月，它首次在昆頓軌道技術中心(QuintonRailTechnologyCentre)的軌道上向公眾展示。昆頓軌道技術中心是位於英格蘭埃文河畔斯特拉特福附近的長島馬斯頓(LongMarston)的一個測試設施。
來lai自zi伯bo明ming翰han大da學xue和he英ying國guo波bo爾er特te布bu魯lu克ke鐵tie路lu公gong司si的de工gong程cheng師shi研yan發fa了le這zhe款kuan新xin列lie車che，他ta們men希xi望wang乘cheng客ke能neng坐zuo在zai列lie車che的de氫qing燃ran料liao電dian池chi旁pang。他ta們men認ren為wei，乘cheng客ke越yue早zao熟shu悉xi這zhe項xiang技ji術shu，就jiu越yue早zao感gan到dao安an全quan。
考慮到充滿氫氣的飛艇的不幸曆史，比如命運多災多吉的英國R101和德國興登堡號，一些關於氫作為燃料來源的擔憂也許是可以理解的。但是，氫動力火車已經成為一種可行的——而且更安全的——交通工具。我們離那些隻把水作為廢物排放的火車還有多遠?
氫驅動火車的方式非常簡單。燃料電池由陽極、yinjihedianjiezhimozucheng。chucundeqingtongguoyangji，zainalitabeifenjiechengdianzihezhizi。ranhoudianzibeiqiangzhitongguoyigechanshengdianhededianlu，zhexiedianhekeyichucunzailidianchizhong，yekeyizhijiefasongdaoliechedediandongmada。qingfenzideshengyubufenzaiyinjiyuyangfanying，chengweifeiwu——水。
Hydroflex的氫氣罐、燃料電池和電池目前被安置在一節載客車箱裏，最終的計劃是將它們儲存在列車下麵，以容納更多的乘客。氫當然是非常易燃的，但在Hydroflex上，它被儲存在四個安全的高壓罐中，這是確保乘客安全的一係列措施之一。
在氣候危機期間，運輸行業對脫碳的需求不斷增長，而Hydroflex隻是其中的一個產品。2016年，德國推出了世界上第一輛氫動力火車CoradiaiLint，它隻用一箱燃料就可以行駛600英裏，與傳統火車用一箱柴油行駛的距離相當。美國的工程師們也在致力於將一種“九頭蛇”(黑科技)帶到美國。然而，由於鐵路已經是交通運輸中溫室氣體排放量最低的行業之一，大規模鐵路係統改革的價值是否值得還有待觀察。
英國機械工程師學會(InstitutionofMechanicalEngineers)的數據顯示，英國已經有42%的de線xian路lu裏li程cheng實shi現xian了le電dian氣qi化hua，這zhe意yi味wei著zhe如ru果guo使shi用yong可ke再zai生sheng能neng源yuan，這zhe些xie列lie車che將jiang準zhun備bei好hao實shi現xian零ling碳tan排pai放fang。目mu前qian，從cong漢han普pu郡jun到dao倫lun敦dun的de一yi條tiao線xian路lu是shi世shi界jie上shang唯wei一yi一yi條tiao完wan全quan使shi用yong太tai陽yang能neng的de線xian路lu。然ran而er，英ying國guo其qi餘yu58%的鐵路尚未實現電氣化，因此仍需要柴油火車來保持這些地區之間的鐵路連接。
開發Hydroflex的工程師表示，氫動力火車可能是解決英國鐵路係統脫碳問題的答案，同時又不會導致軌道電氣化的高成本。根據對英國和歐洲大陸的20條線路的評估，電氣化一公裏的鐵軌需要花費75萬到100萬英鎊(96.5萬到130萬美元)。qingdonglihuochegengbianyi，yinweitamenbuxuyaodaguimodeguidaodaxiu，erqiekeyitongguogaizaoxianyoudechaiyouhuochelaishixian。zhezainongcundiquyouqiyouyi，yinweinaliyougengduodelichengyaozou，danqueshaoyouchengkenengzhengminghuafeishihelide。
但是氫驅動火車也有自己的挑戰。
伯明翰大學教授、Hydroflex項目負責人斯圖爾特希爾曼森(StuartHillmansen)表示:“我們儲存了大約20公斤氫氣，這些氫氣足以讓燃料電池運轉3個小時”。因此，長途旅行還不可行。伯明翰大學鐵路研究與教育中心(CentreforRailwayResearchandEducation)的工程師們正在研究如何擴大這些限製。該中心是波特布魯克在Hydroflex項目上的合作夥伴。
根據我們目前的儲氫技術，氫所占的空間比同等的化石燃料要大得多——拉斐爾艾薩克
雖然氫燃料電池可以像柴油燃料一樣節能，但儲存氣體可能是個問題。密歇根州立大學鐵路研究與教育中心(CenterforRailwayResearchandEducation)研究鐵路燃料替代品的研究員拉斐爾艾薩克(RaphaelIsaac)表示:“盡管每質量的氫具有很高的能量，但因為它非常輕，所以也占據了很大的體積”。他說:“以我們目前的儲氫技術，氫所占的空間比同等的化石燃料要大得多，即使氫通常被壓縮，它的單位體積效率仍然不如化石燃料”。
這也是火車上的空間問題。例如，Hydroflexdeyouxiangbixuzugouxiao，yishiheyiliangputongdeliechetongguoweiduoliyashidaidetielusuidao。zhexiekongjianxianzhishibotebulukexuanzeyongqingranliaodonglixitonggaizaolaojiuliechemoxingdeyuanyinzhiyi，erbushixiangdeguodeeersitongnayangjianzaoquanxindecheliang——現有的列車已經為它們必須經過的隧道進行了測量。
氫可以用其他方法和可再生能源來生產，如太陽能光伏發電和水電解——MargaretS.Wooldridge
盡管氫燃料的唯一直接廢棄物是水，但獲得這種形式的能源並不一定是絕對幹淨的。“挑戰在於，目前氫是化學過程的副產品”，波特布魯克創新和項目總監海倫辛普森(HelenSimpson)表示。目前最便宜、最常用的方法是利用天然氣和高溫蒸汽生產氫氣。Hydroflex使用的氫是由天然氣生產的氫混合而成的，但它的供應商中銀(BOC)表示，它正在研究可再生能源的選項。
為了讓氫能源真正可持續發展，其他不依賴化石燃料的生產方法需要成為主流。密歇根大學的航天工程師MargaretS.Wooldridge說:“氫可以通過其他方法和可再生能源來生產，比如太陽能光伏發電和水的電解”。電(dian)解(jie)利(li)用(yong)電(dian)流(liu)將(jiang)氧(yang)從(cong)水(shui)中(zhong)分(fen)離(li)出(chu)來(lai)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)氫(qing)。這(zhe)種(zhong)電(dian)流(liu)可(ke)以(yi)用(yong)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)產(chan)生(sheng)，但(dan)還(hai)需(xu)要(yao)在(zai)小(xiao)規(gui)模(mo)的(de)試(shi)驗(yan)示(shi)範(fan)之(zhi)外(wai)進(jin)行(xing)。為(wei)了(le)成(cheng)為(wei)一(yi)種(zhong)真(zhen)正(zheng)的(de)綠(lv)色(se)出(chu)行(xing)方(fang)式(shi)，氫(qing)的(de)製(zhi)造(zao)和(he)儲(chu)存(cun)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)可(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)源(yuan)，比(bi)如(ru)離(li)岸(an)風(feng)力(li)發(fa)電(dian)場(chang)和(he)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)網(wang)，而(er)不(bu)是(shi)化(hua)石(shi)燃(ran)料(liao)。
氫動力火車的另一個揮之不去的環境問題是鋰電池的使用。目前，鋰的加工對周圍環境造成了很大的影響。例如，開采一噸鋰需要50萬加侖的水，而開采鋰與環境惡化的幾個指標有關。研究人員希望在未來可以用太陽能從海水中提取鋰，但這一想法仍處於試驗階段。
另一方麵，像Hydroflex這(zhe)樣(yang)的(de)列(lie)車(che)的(de)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)其(qi)作(zuo)為(wei)雙(shuang)模(mo)列(lie)車(che)的(de)潛(qian)力(li)，這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)它(ta)們(men)既(ji)可(ke)以(yi)在(zai)電(dian)氣(qi)化(hua)線(xian)路(lu)上(shang)運(yun)行(xing)，也(ye)可(ke)以(yi)在(zai)常(chang)規(gui)線(xian)路(lu)上(shang)運(yun)行(xing)。因(yin)此(ci)，盡(jin)管(guan)建(jian)造(zao)新(xin)的(de)氫(qing)動(dong)力(li)列(lie)車(che)(其中一輛Alstrom氫動力列車的成本約為519萬英鎊)或翻新舊列車肯定是有成本的，但它們是一種靈活的選擇，而大多數線路——尤其是農村線路——還沒有被改造成可搭載電力列車線路。
辛普森說:“在這個領域，氫燃料是一種真正具有成本效益和價值的替代能源，並提供了一條低碳鐵路”。“我們有這麼多乘客需求不高的長途線路，但電氣化線路的成本效益卻不存在”。
這zhe對dui乘cheng客ke也ye有you好hao處chu，與yu柴chai油you火huo車che相xiang比bi，氫qing動dong力li火huo車che，就jiu像xiang電dian動dong火huo車che一yi樣yang，也ye是shi出chu奇qi地di安an靜jing。與yu電dian動dong火huo車che不bu同tong的de是shi，它ta們men對dui整zheng個ge網wang絡luo的de破po壞huai狀zhuang態tai更geng有you彈dan性xing。艾ai薩sa克ke說shuo:“共享的電力基礎設施意味著，如果基礎設施遭到破壞，一條線路上的許多列車的運營都會受到影響”。例如，如果輸電線斷了，氫動力火車可以轉換到燃料電池。
發展向鐵路提供氫氣的基礎設施存在著巨大的挑戰——斯圖爾特·希爾曼森
zaikeyunliechebunameshouhuanyingdeguojia，birumeiguo，jianghuoyunliechezhuanhuaweiqingdonglidenengli，jiangshishixiandaguimoshengchandeguanjian。zuijinyifenyoumeiguonengyuanbuhelianbangtielujuzanzhudebaogaozhichu，suiranyongqingqiqudonghuoyunliechezaijishushanggengjutiaozhanxing，dantazuizhongjiangjuyou“最高的社會價值”。raner，huoyunbikeyungengzhong，suoyitaxuyaogengduodeqing，huozhegengyouxiaodiyasuoqing，laichengzaixiangtongdefuhe，dadaomuqianchaiyouhuoyunliechesuonengdadaodexiangtongjuli。
伯明翰大學的工程師們目前正在研究更有效的壓縮氫氣的方法，這是氫動力公司仍需克服的幾個障礙之一。希爾曼森說:“在發展向鐵路提供氫氣的基礎設施方麵，存在著巨大的挑戰”。“這種技術是存在的，但這些行動的規模需要擴大”。
但工程師們強調，Hydroflex不bu僅jin僅jin是shi氫qing動dong力li技ji術shu的de示shi範fan，它ta將jiang成cheng為wei一yi種zhong可ke行xing的de商shang用yong列lie車che。為wei了le證zheng明ming商shang業ye用yong途tu是shi安an全quan的de，這zhe列lie火huo車che需xu要yao通tong過guo一yi長chang串chuan的de審shen批pi，但dan參can與yu該gai項xiang目mu的de人ren估gu計ji，Hydroflex最快將在兩年後全麵投入運行。
考慮到英國到2040年完全淘汰柴油火車的雄心，Hydroflex或許會成為英國最受期待的車型之一。 BBC
