平台上看，它就像其他英國通勤火車一樣。但是，當數百名乘客登上長馬斯頓的鋼制車廂時，他們看到了不尋常的景象。在其中一輛汽車中，鼓勵乘客圍坐在四個氫燃料箱，一個燃料電池和兩個锂電池周圍。
火車的氫動力系統産生足夠的動力以使火車行駛50到75英裏。這列名爲Hydroflex的火車是英國首個使用氫動力的火車。它于2019年6月首次在英國奎因頓鐵路技術中心的軌道上向公衆展示，該中心位于英格蘭埃文河畔斯特拉特福附近的長馬斯頓的測試設施。
由伯明翰大學和英國鐵路公司Porterbrook共同開發新火車的工程師希望乘客坐在火車的氫燃料電池旁。他們認爲，他們越早熟悉這項技術，他們就會越早感到安全。
考慮到不幸的是，充滿氫氣的飛船（如命運不明的英國R101和德國興登堡號飛艇）的氫飛船的曆史，對氫作爲燃料源的一些憂慮也許是可以理解的。但是氫動力火車已經成爲一種可行且更安全的運輸工具。我們離只排放水作爲廢物的火車隊有多近？
氫爲Hydroflex這樣的火車提供動力的方式非常簡單。燃料電池由陽極，陰極和電解質膜組成。儲存的氫穿過陽極，在陽極分裂成電子和質子。然後，電子被迫通過産生電荷的電路，該電荷可以存儲在锂電池中或直接發送到火車的電動機。氫分子的剩余部分在陰極與氧反應，成爲廢物–水。
Hydroflex的氫氣罐，燃料電池和電池目前位于乘用車內，但最終計劃是將它們存儲在火車下方，以容納更多乘客。氫氣當然是極易燃的，但是在Hydroflex上，氫氣存儲在四個固定的高壓罐中，這是確保乘客安全的一系列措施之一。
諸如Hydroflex之類的氫動力火車是無排放的，前提是其氫來自可再生能源（來源：伯明翰大學）
氫爲Hydroflex這樣的火車提供動力的方式非常簡單。燃料電池由陽極，陰極和電解質膜組成。儲存的氫穿過陽極，在陽極分裂成電子和質子。然後，電子被迫通過産生電荷的電路，該電荷可以存儲在锂電池中或直接發送到火車的電動機。氫分子的剩余部分在陰極與氧反應，成爲廢物–水。
德國Coradia iLint是世界上第一台氫動力機車（來源：Getty Images）
Hydroflex的氫氣罐，燃料電池和電池目前位于乘用車內，但最終計劃是將它們存儲在火車下方，以容納更多乘客。氫氣當然是極易燃的，但是在Hydroflex上，氫氣存儲在四個固定的高壓罐中，這是確保乘客安全的一系列措施之一。
但是氫火車面臨著自己的挑戰。
伯明翰大學教授，Hydroflex項目負責人斯圖爾特·希尔曼森（Stuart Hillmansen）說：“我們儲存約20 公斤的氫氣，足以使燃料電池運行三個小時。因此，長途旅行尚不可行。伯明翰大學鐵路研究與教育中心的工程師，波特布魯克在Hydroflex上的合作夥伴，正在研究擴大這些限制的方法。
而且，盡管氫燃料電池的能源效率與柴油燃料一樣高，但存儲氣體卻可能成爲一個問題。密歇根州立大學鐵路研究與教育中心的鐵路燃料替代品研究人員拉斐爾·艾萨克（Raphael Isaac）說：“雖然氫氣每單位質量都有很多能量，但它的重量非常輕，因此它也占用了大量能量。” “利用我們目前的儲氫技術，氫所占的空間比[等價]化石燃料要大得多。” 盡管氫氣通常被壓縮，但單位體積的效率仍然不如化石燃料。
這也是火車上的太空問題。例如，Hydroflex上的油箱必須足夠小，以適合可以通過維多利亞時代鐵路隧道的普通汽車。這些空間限制是Porterbrook選擇使用氫燃料動力系統改造較舊火車模型的原因之一，而不是像德國阿爾斯通那樣建造全新的車輛-現有的火車已經制造出來，可以測量他們必須通過的隧道。
即使氫燃料的唯一直接廢物是水，但獲得這種形式的動力並不一定要清潔。“挑戰是，目前氫氣是化學過程的副産品，”波特布魯克的創新和項目總監海倫·辛普森说。目前最便宜，最常用的方法是使用天然气和高温蒸汽来产生氢气。Hydroflex依靠使用天然氣生産的氫氣産生的氫氣運行，但其供應商中銀表示正在研究可再生能源。
爲了使氫能真正具有可持續性，其他不依賴化石燃料的生産方法將成爲主流。密歇根大學的航空工程師瑪格麗特·S·沃尔德里奇（Margaret S. Wooldridge）說：“氫可以用其他方法生産，也可以用可再生能源生産，例如太陽能光伏發電和水電解生産。
電解通過使用電流將氧氣與水分離而産生氫氣。可以使用可再生能源産生的電流來創建該電流，但尚未在小型測試演示之外進行。爲了成爲真正的綠色旅行方式，將需要使用可再生能源（例如海上風電場和太陽能發電網）而非化石燃料來産生和儲存氫。
氫動力火車的另一個揮之不去的環境問題是它們使用锂電池。當前，锂加工對周圍環境造成重大損失。例如，開采一噸锂需要500,000加侖水，而且锂開采與環境退化的多種措施有關。研究人員希望，將來有可能從海水中提取锂而不是使用太陽能，但這種想法仍處于試驗階段。
在距離較遠的地區，氫火車可以滿足並降低乘客需求（圖片來源：Getty Images）
另一方面，Hydroflex之類的火車的一大優勢是它們具有雙模火車的潛力，這意味著它們可以在電動或常規線路上行駛。因此，即使建造新的氫動力火車（其中一艘Alstrom氫動力火車的成本約爲519萬英鎊）或改造舊的氫動力火車肯定會有所花費，但它們是一種靈活的選擇，而大多數線路（尤其是農村線路）都是尚未轉換爲攜帶電動火車。
辛普森說：“實際上，氫燃料是一種真正的具有成本效益和有價值的替代品，並提供了低碳鐵路。” “在我們這些短途路線沒有乘客需求那麽多的地方，電氣化線路的成本效益就不存在了。”
對乘客也有好處。與柴油火車相比，氫動力火車與電動火車一樣，也非常安靜。而且與電動火車不同，它們對整個網絡的破壞更具彈性。艾薩克說：“共享的電力基礎設施意味著，如果基礎設施遭到破壞，一條線上的許多火車的運營將受到影響。” 例如，如果電力線斷開，氫動力火車可以切換到燃料電池。
在開發基礎設施以向鐵路供應氫氣方面存在著巨大挑戰– Stuart Hillmansen
在像美國這樣的旅客列車不那麽受歡迎的國家，將貨運列車轉換爲氫能的能力將成爲批量生産它們的關鍵。由美國能源部和聯邦鐵路管理局贊助的最新報告指出，盡管用氫爲貨運列車供電在技術上更具挑戰性，但最終將具有“最高的社會價值”。但是，貨運比乘客重，因此需要更多的氫氣，或更有效地壓縮氫氣，以與柴油貨運列車當前相同的距離承受相同的負載。
伯明翰的工程師目前正在研究壓縮氫氣的更有效方法，這是Hydroflex仍要克服的幾個障礙之一。希爾曼森說：“在開發向鐵路供應氫的基礎設施方面，存在巨大的挑戰。” “這項技術已經存在，但這些業務的規模將需要提升。”
但是工程師強調，Hydroflex不僅是氫動力技術的演示，而且還將成爲可行的商業火車，預計主線測試將于今年3月或4月開始。火車需要通過大量批准才能被安全地商業使用，但是參與該項目的人士估計，Hydroflex最快將在兩年後投入使用。
考慮到英國的雄心壯志，到2040年完全淘汰純柴油火車，Hydroflex即將在鐵軌上進行的春季測試使其可能成爲該國最熱切期盼的到達者之一。