3月29日，在西南交通大学电气工程学院二楼办公室，陈维荣院长和几位同事正在探讨提升氢燃料电池列车速度的方案。

几天前，陈维荣团队的项目“大功率氢能动力轨道机车关键技术与应用”获得四川省科学技术进步奖一等奖。“整体技术已达到国际领先水平！”由中国工程院院士罗安领导的评价小组对这一科技成果进行了评价。

“很兴奋，这是对我们工作的极大肯定。”陈维荣表示，“这不是某个环节而是‘整体技术’，这挺不容易的。现在想做的是进一步优化，努力开发时速超过140公里的氢能列车方案，以填补国际空白！”

据统计，该团队在全国10多个氢燃料电池轨道交通应用项目已落地。

研发近三年

相关设备烧坏数十台

“氢燃料电池的最佳应用场景不是家用轿车，而是线路相对固定的轨道交通系统。”早在2008年，陈维荣就做出了这样的判断。

为什么会有这样的判断？陈维荣说，轨道交通不同于乘用车。从运输方式来看，更多的是点对点的固定线路，这使得氢气的运输和储存方式变得简单。“目前，很难像乘用车加油站一样布局加氢站。”

另一个优势是成本。陈维荣认为，以目前的技术，氢能源轨道交通项目的一次性投入和长期运营成本比传统轨道交通电气化方案低10%左右，“也就是说，即使没有国家补贴，纯粹的市场化发展也能算好经济账。”

然而，将氢燃料电池装入列车并不容易，最大的障碍就是功率问题。

陈维荣说，过去氢燃料电池的设计方案是基于乘用车，功率通常只有几十千瓦，即使是大巴或重型卡车，也不会超过100千瓦。这样的功率，一个电堆就可以满足了。“然而，轨道交通通常是数百千瓦的功率需求，因此其功率系统方案必须通过多个电堆协同工作来完成。”

“困难就在这里！”陈维荣表示，与锂电池不同，氢燃料电池的供电过程具有滞后效应，这将使多电堆的协同工作非常困难。“如果没有完善和准确的协作方案，不仅会限制电堆的性能，还会影响设备的整体稳定性。”

据了解，仅为了攻破这项技术，陈维荣团队就花了近三年时间烧坏了几十台相关设备。幸运的是，结果显而易见。最终发布的方案不仅运行稳定，而且能耗效率更高。国家认证的第三方检测机构给出的结果显示，新方案的使用效率达到64.47%，能耗低于行业平均水平三成。

市场空间大，研发与转化两不误

除了这套电堆协同管理系统，陈维荣团队还开发了一个新的氢轨道机车研发－设计－制造平台。“使用氢能的轨道机车需要一个新的设计，以达到最好的效果。”

如今，陈维荣团队的新技术已在佛山、青岛、唐山等城市试点，项目整体产业化进程日益加快。

“市场空间是巨大的！”陈维荣表示，仅国内铁路、观光列车、有轨电车、城市动车组等应用场景，其中适合氢能改造的市场空间超过1000亿$；国际上，考虑到许多国家计划取代所有内燃机车，“仅欧洲市场规模就超过5000亿$。”不仅如此，储氢、运氢、氢燃料电池零部件制造等产业链相关领域也将有更大的市场机会。

如何把握机遇？

陈维荣说：“研发和转化两不误。”

目前，西南交大已成立专门公司，负责陈维荣团队研发项目成果的实施和转化。公司拥有100多项专利，涉及氢能轨道交通机车的研发和生产。目前已落地的项目也由公司专业运营。

在研发方面，陈维荣团队有140多人，其中大部分是研发人员。“现在正在做的是开发速度为140至160公里的轨道交通机车，为全国乃至全球轨道交通项目提供更低碳、高效、低成本的服务。”陈维荣说。

此外，大型氢燃料电池船舶也是他们下一步攻克的目标。

据报道，大型油轮的动力系统需要20个电堆的协同工作，陈维荣的团队已经完成了该方案的理论设计。“随着技术的不断成熟，协同工作的电堆数量将继续提升，更多领域的应用将成为可能。”陈维荣说，希望凭借自己的技术在国际市场上取得更多的成就。

延伸阅读

未来很多车的“尾气”可能是水

“将来看到的许多汽车可能不再‘冒烟’。”谈到氢燃料电池给人们生活带来的变化，陈维荣说。

与传统燃油汽车最大的区别是，氢燃料电池添加氢气，排放水，不需要处理尾气。这些变化可能首先出现在公交车、洒水车、清扫车等固定市政功能车辆上。

氢能车辆安全吗？“很安全”。陈维荣说，氢气的储存和运输方案与目前的压缩天然气（CNG）没有太大的不同。“当氢能普及到一定规模时，它也将像天然气一样成为一种重要的能源产品。”