200多年来，柴油和蒸汽动力火车一直在世界各地运送乘客和货物——同时向大气排放温室气体。为了实现更绿色的未来，许多国家和公司都在关注更多可再生的运动来源。总部位于匹兹堡的Wabtec公司最近推出了一种电池电动混合动力列车，他们说这种列车可以“每列列车两位数”减少排放。更雄心勃勃的是，一些人正在开发氢动力火车，它不会排放温室气体，只会产生水蒸气和水滴。
该技术有可能帮助各国实现温室气体减排目标并减缓气候变化的进程。但是，用氢气发电也有其自身的挑战。例如，燃料电池需要额外的重型转换器来管理其宽电压范围。这些笨重的转换器的重量最终会缩小列车的航程。
在最近的一项进展中，英国的研究人员设计了一种新的转换器，它比最先进的氢电池转换器更轻、更紧凑。他们描述了8月25日发表在IEEE工业电子学报上的研究中的新设计。
伯明翰大学教授PietroTricoli参与了这项研究。他指出，需要更轻的转换器来帮助最大限度地扩大氢动力火车的行驶里程。因此，他的团队开发了更新、更轻的转换器，他们在论文中将其描述为“开创性的”。
它使用半导体器件以受控方式从燃料电池中汲取能量并将其输送到火车的电机。他们的转换器直接管理燃料电池中的任何电压变化，而不会影响电机电流。传统系统需要两个独立的转换器来实现这一点。通过将电力转换为交流电，火车的电机可以从再生制动中受益，从而在火车减速时收集和回收能量。
研究人员首先通过模拟测试了他们的设计，然后通过代表火车牵引系统的小型实验室原型对其进行了验证。结果证实，新转换器可以促进理想的速度和加速度，并实现再生制动。
左：新型氢电池转换器的原型。右图：用于转换器核心的模块
与最先进的[氢燃料电池转换器]相比，转换器的主要优势是体积和重量的减少。主要的缺点是新的转换器设计需要更多的半导体器件，以及更复杂的电路和监控系统。
Tricoli说，在优化系统方面还有很多工作要做，最终要实现全尺寸原型。目前的计划是与火车制造商和牵引设备制造商合作，为氢气火车建造第二个[原型]。
去年春天标志着一个激动人心的里程碑，在538天的试验期结束后，两辆氢动力列车在德国成功运送了180,000公里的乘客，同时车辆零排放。
随着诸如上述氢技术的更多进步，更高效的氢动力列车成为可能。
