重型氢气：燃料电池列车和卡车将在2020年代助力

 
在2010年代，电池电动汽车已成为以埃隆·马斯克(Elon Musk)的特斯拉(Tesla)为主导的主流，随着这一趋势日渐盛行，有迹象表明，未来十年将看到氢在运输中的商业可行性，特别是对于火车和长途半途汽车这样的重型车辆而言。需要比多吨电池组更灵活的动力总成。
美国的第一个零排放“水力”项目将在南加州，圣贝纳迪诺县交通管理局计划在2024年开始运营瑞士供应商Stadler的FLIRT H2列车。第一列列车，配备两辆汽车和一个屋顶动力根据SBCTA的数据，装有燃料电池和氢罐的电池组将在圣贝纳迪诺和雷德兰兹之间的九英里通勤铁路线上运行，合同价值为2350万美元，可以选择再购买四列火车。
法国工业集团阿尔斯通(Alstom)已经在通勤铁路线上运行了氢动力的Coradia iLint火车，德国的火车更多地飞往法国和英国。它像史达德(Stadler)一样，希望在北美特别是在区域客运线路上取代柴油车型。中国见证了首辆燃料电池电车于2015年投入运营，政府支持的官员也越来越多地推广氢气。
这是随着新兴卡车制造商尼古拉汽车(Nikola Motor)筹集资金并建立合作伙伴关系以开始从2021年开始提供燃料电池半燃料电池而发生的，现代汽车正在推进一项数十亿美元的计划，将氢能汽车，卡车和轮船商业化，而丰田汽车则建立了一个燃料电池车队。卡车在庞大的洛杉矶港运营。
电动汽车之所以可行，是因为“随着生产规模的扩大，电池成本下降了，燃料电池和可再生氢也有可能下降，”加州大学戴维斯分校的交通研究员，美国国家航空资源委员会成员丹·斯珀林说。制定了美国最严格的废气污染法规。
“零排放车辆的压力和需求的增加可能是氢燃料电池革命的动力。美国会领导还是跟随?”
电动汽车(包括电池和氢动力)的激增以及清洁能源市场的增长与美国现行的联邦政策形成了鲜明的对比。在唐纳德·特朗普总统(Donald Trump)的领导下，由于政府倡导家庭钻探，采矿和压裂，燃料经济规则变得宽松，空气和水污染的环境准则也放宽了。然而，由于全球广泛关注由碳排放推动的气候变化的成本和危险，数十亿美元继续用于建立消费者和商业市场，以提供更清洁，更可持续的替代品。
电动火车很常见，但传统上需要昂贵的悬链电力线或电气化轨道才能运行。相比之下，在车辆上产生电能的燃料电池系统允许火车在现有轨道上行驶，而无需在基础设施上进行额外投资。阿尔斯通(Alstom)估计，美国90%的铁路网没有电气化，这意味着其下一代车辆具有巨大的潜力。这使得加利福尼亚州成为了自然的早期市场，加利福尼亚州致力于减少有害的柴油废气和碳排放。
氢能技术已经存在数十年了，用于过去的NASA航天器中，但是昂贵的材料(包括有助于发电的燃料电池膜中的贵金属和碳纤维燃料箱)以及长期的耐久性问题限制了其在运输中的吸引力。而且，天然气制氢的工业生产以及副产物碳的排放削弱了其作为绿色燃料的吸引力。但是在过去的十年中，积极的研发已经在成本上减少了，合成替代品替代了燃料电池中的铂等金属，而在极端高温和低温下的耐久性和性能仍在不断提高。同时，廉价可再生风能和太阳能的可用性不断提高，以及改善了利用电解从水中提取氢而不是由挪威Nel Hydrogen等公司开发的天然气的利用，可能会改变燃料的环境特征。
根据行业研究员Wood MacKenzie的估计，从2000年到2019年底，全球仅安装了252兆瓦的绿色氢发电。这势必会急剧改变。它在最近的一份报告中表示：“到2025年，将在全球范围内再部署3,205 MW的专用于绿色氢气生产的电解槽-增长1,272%。”
在南加州获得廉价太阳能是尼古拉制氢卡车计划的关键。这家位于凤凰城的初创公司与Nel合作，打算从啤酒制造商Anheuser-Busch开始，建立并运营一个与高速公路相邻的加氢站的网络，这些加氢站也接近其最初的客户。在企业家特雷弗·米尔顿(Trevor Milton)的带领下，尼古拉计划明年制造25辆卡车，到2021年制造400辆卡车。如果一切顺利，到2022年，该公司将在每个加油站每天利用可再生电力生产8吨绿色氢，足以容纳250辆卡车。运行。
据美国能源部研究人员称，虽然近期的项目(如雷德兰兹通勤线和使用阿尔斯通模型的欧洲区域客运列车)可行，但氢还没有准备好进入更重的货运铁路这一更大的市场。
根据最近的一份报告，“用于长途运输的货运机车在技术上最具挑战性，但具有最高的社会价值，因为用氢燃料置换柴油将显着增加规模经济并降低燃料成本。”桑迪亚国家实验室准备的能源部和联邦铁路管理局。
“推动技术向前发展的未来关键发展包括：更高效率的燃料电池系统，更低的预计成本和模块化优势，使用先进材料的更高耐用性的膜电极组件，更严格的系统控制和优化的运行条件，以及将氢气输送至机车以具有竞争力的成本。”