氢能源有“终极能源”的称谓，不仅全球主流车企在加紧布局，轨道交通也在加快采用氢燃料技术，今年西门子、阿尔斯通等多家企业已推出相关氢燃料列车。
氢燃料系统离不开碳化硅，亟需用它提高能效，国内有多家碳化硅企业在氢燃料电池市场占据一定地位，市占率甚至高达60%。
西门子、阿尔斯通等集中展示氢燃料火车
于能量密度高，氢气可以与柴油的性能相媲美，它被认为是长途火车和重载交通工具的首选燃料。近年来，氢燃料电池列车得到进一步开发和部署，尤其是在2022年，多家企业展示了相关产品：
● 5月5日，西门子官网发文称，他们和德国铁路（DB）首次展示了氢动力列车 Mireo Plus H，并开发了移动储氢拖车。
据介绍，Mireo Plus H隶属于欧洲H2goesRail项目，德国联邦数字和运输部(BMDV)为H2goesRail项目提供了1374万欧元（约9836万元人民币）的资金。
Mireo Plus H（两车版）运行里程可达800公里，具有1.7兆瓦的牵引功率，可提供高达1.1m/s2的加速度，最高时速160公里，三车版的续航里程可达1000公里。
西门子移动首席执行官迈克尔彼得评论道：“与相应的汽车出行相比，每辆Mireo Plus H火车30年内最多可减少45000吨二氧化碳。”
● 4月6日，阿尔斯通与氢能制造商 ENGIE 签署了一项合作协议，将为欧洲铁路货运市场提供燃料电池系统。其中，阿尔斯通将设计一个氢气系统，而 ENGIE 将提供可再生氢气。
ENGIE表示，他们的目标是到2030年管理100多个加氢站，并将其可再生氢生产能力提高到4GW，这有助于氢动力铁路在使用和运行时脱碳。
据了解，早在2013年，阿尔斯通就启动了氢战略，并开始开发Coradia iLint客运列车；2020年3月，阿尔斯通在荷兰格罗宁根省试运行Coradia iLint；2021年，阿尔斯通还收购了燃料电池制造商 Helion Hydrogen Power。
● 2月18日，东日本铁路公司展示了日本第一辆氢燃料电池测试列车——Hybari，预计到2030年将投入实际应用。
据悉，“Hybari”列车由JR东日本、日立株式会社和丰田汽车公司共同开发。目前，JR东日本将从3月下旬开始在JR鹤见线、南部线等线路进行测试。
中国也已布局—— 2021年11月，我国首辆氢燃料电池混合动力机车，在中国内蒙古自治区627公里的煤炭运输铁路线上试运行，未来还将开发适用于更广泛铁路行业应用的2000千瓦氢燃料电池混合动力机车。
据悉，氢能机车项目是由国家电投内蒙古子公司、中车大同股份有限公司、国家电投氢能有限公司共同发起，其中，中车大同采用国家电投氢能公司开发的氢燃料电池系统研制机车。
碳化硅成燃料电池系统标配？中车、致瞻等企业已入局
行业专家表示，在燃料电池系统中，空压机、高压大功率DC/DC是核心部件，这两个部分都离不开碳化硅技术，碳化硅甚至对燃料电池汽车的效率、紧凑性等都有着重要影响。
简单来讲，燃料电池列车的原理是将氢气和氧气通过化学反应结合，从而产生电能，为列车提供动力。在空气供应系统中，空气被压缩机吸入并压缩，进入燃料电池，其性能好坏直接影响燃料电池系统的性能。空气系统占BOP总成本的40%，其功耗约占BOP总功耗的80%，因此空压机的设计目标是提高效率，降低成本。
离心式空压机是燃料电池的主流空压机，为了让空压机获得高压比和高功率密度，需要通过电力电子驱动器带动电机高速旋转，以推动同轴叶轮，电机的额定转速通常在每分钟9-12万转，这对电力电子驱动器的控制性能及稳定性产生了巨大的挑战,而碳化硅技术可以很好地满足其高速和高效率等需求。
在空压机驱动器方面，国内企业致瞻科技于2020年推出SiCTeXTM全碳化硅电驱系统，最高可实现4000Hz高频率输出，能驱动一对极电机达到240000rpm超高转速。
据致瞻官网介绍，他们的碳化硅先进电驱系统和Z碳化硅功率模块，已经成功应用于燃料电池汽车等领域，已获得上汽捷氢、中国中车、长城汽车等企业的批量订单，在氢能源汽车空压机驱动领域占据60%以上的国内市场份额。
DC-DC方面，2020年8月，中车时代电动汽车股份有限公司宣布成功研制出碳化硅大功率燃料电池DC/DC变换器，而且获得某大型车企400套氢燃料电池系统核心部件订单，成为国内首个商业化应用的SiC大功率燃料电池DC/DC变换器。
据介绍，相比传统基于IGBT模块变换器产品，中车的变换器开关频率提升4倍以上、功率密度提升3倍以上，系统平均效率大于97%，最高效率可达99%。
致瞻和中车的碳化硅技术未来也有望应用在氢燃料火车中。 新闻来源：第三代半导体风向，文中所述为作者独立观点，不代表icspec立场。更多精彩资讯请下载icspec App。如对本稿件有异议，请联系微信客服specltkj。
