Những thiết bị vận tải chạy bằng pin nhiên liệu

Việc sử dụng Hydrogen như nguồn năng lượng đòi hỏi tạo ra các thiết bị năng lượng biến đổi hoá năng của nó thành năng lượng điện hoá. Những thiết bị năng lượng đó bao gồm những máy phát điện hoá bằng các pin nhiên liệu (PNL), những PNL này đang được các chuyên gia ở nhiều nước nghiên cứu chế tạo. Khả năng hoạt động của các PNL đã được chứng minh, hiện nay nhiệm vụ chính đặt ra là phải tạo ra những công nghệ chế tạo hàng loạt chúng.

Nhược điểm của những phương pháp hiện nay về biến đổi năng lượng là hiệu suất thấp. Đặc biệt những tổn thất lớn về năng lượng xảy ra trong giai đoạn biến đổi nhiệt năng thành cơ năng.

Vì vậy hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện là 30 - 40%, còn của các thiết bị vận tải trong điều kiện thành phố thấp hơn: 10 - 15%.

Những pin nhiên liệu thuộc các nguồn điện hoá học, trong đó năng lượng của phản ứng oxy hoá chỉ biến thành điện năng, đồng thời những quá trình đó xảy ra ở các nhiệt độ không cao, vì không gian được phân chia bởi chất điện phân. Những điện cực và chất điện phân không tham gia trong phản ứng, nhưng trong các kết cấu thực tế chúng bị nhiễm bẩn do các tạp chất của nhiên liệu.

Một trong những ưu việt quan trọng của những PNL là hoàn toàn không có các khí thải độc hại, bởi vì sản phẩm duy nhất của phản ứng là nước. Bạch kim (Platin – Pl) làm chất xúc tác, nó được sử dụng với số lượng 1 gam cho 1 KW công suất.

Sự khác biệt giữa PNL với pin galvanic là ở chỗ trong các PNL được sử dụng các điện cực không tiêu hao, vì vậy chúng có thể hoạt động rất lâu (tới vài chục ngàn giờ). Những chất phản ứng được cấp vào các PNL trong thời gian hoạt động, chứ không được đổ vào từ trước như trong các pin galvanic và các bình acquy. Các pin galvanic và các acquy thực tế là nằm ngoài sự cạnh tranh với các công suất tương đối thấp (dưới 10 KW) và điện lượng (dưới 10 KW/h). Nhưng khi công suất và điện lượng của các hộ tiêu thụ tăng lên nhiều lần thì các PNL chiếm vị trí số 1 - chúng cho phép với công suất 10 – 100 KW đạt được hiệu suất tới 70% với những đặc tính riêng cao (trên 0,5 KW/kg). Ngoài ra, cả các pin galvanic cũng như các acquy kém sạch hơn về mặt sinh thái (nếu cân nhắc đến những công nghệ chế tạo, vận hành và tận dụng chúng) so với các PNL.

Do tính đa dạng của các PNL hiện vẫn chưa có sự phân hạng chúng một cách nhất quán, vì vậy ngày nay chấp nhận sự hệ thống hoá: theo các loại chất điện phân, nhiên liệu, chất oxy hoá, theo nhiệt độ vận hành (nhiệt độ phần lớn được xác định bởi loại chất điện phân và nhiên liệu).

Hình 1. Thiết bị với PNL “Foton” trong giai đoạn thử nghiệm

Theo các loại chất điện phân: PNL với axit, kiềm, các chất carbonat nóng chảy và các chất oxy hoá rắn.

Theo loại nhiên liệu:Hydrogen, methanol và các PNL với khí thiên nhiên, mặc dầu loại PNL cũng được coi như Hydrogen bởi vì khí thiên nhiên được biến đổi sơ bộ.

Theo loại chất oxi hoáđược quy ước gọi là PNL loại oxy và loại không khí (loại này sử dụng oxy của không khí làm chất oxy hoá).

Theo nhiệt độ vận hành:PNL nhiệt độ thấp (dưới 100 - 150 ^oC), nhiệt độ trung bình (gần 200 – 400 ^oC) và nhiệt độ cao (trên 500 ^oC).

Những PNL loại kiềmđã được nghiên cứu triển khai mạnh trong khuôn khổ những chương trình vũ trụ và đến nay chúng vẫn là chủ yếu trong lĩnh vực đó. Ở Mỹ, chúng đã được sử dụng cho các chương trình “Apollo” và “Space Shuttle” (thiết bị đã được nghiên cứu triển khai năm 1979 tới 36 KW và đã được sử dụng trong nhiều chuyến bay). Ở Liên Xô trước đây, trong khuôn khổ chương trình “Năng lượng - Buron (Bão tuyết)” đã chế tạo và thử nghiệm thành công thiết bị “Foton” (Hình 1) với công suất 1 đơn nguyên (mô đun) tới 16KW và hiệu suất 65%.

Nhưng nhược điểm của các PNL loại kiềm sử dụng lượng lớn các kim loại quý để kích hoạt các điện cực, độ nhạy cao của các chất xúc tác đối với các độc tố xúc tác, không có khả năng sử dụng không khí làm chất oxy hoá do phản ứng của kiềm với khí carbonic (CO ₂); kiềm bị nước cuốn trôi khỏi tấm amian; tổng giá thành cao. Mặc dầu có những nhược điểm đó, những kinh nghiệm tích luỹ được đã khích lệ việc nghiên cứu triển khai những phương tiện vận tải chạy bằng các PNL kiềm.

Việc nghiên cứu triển khai những PNL polime rắnđã được hãng “General Electric” (Mỹ) tiến hành vào những năm 50 của thế kỷ trước và một trong những vấn đề chính là tạo ra được điện cực bền vững với điện trở riêng thấp và độ bền cơ học cao. Những màng dẫn proton - đó là các polime với các nhóm phân ly ra các iôn, tạo thành các màng trao đổi iôn không hoà tan trong nước nhờ các chuỗi polime khâu lại trong không gian. Khi tiếp xúc với nước, màng trương lên và phát sinh các nhóm phân ly ion, kết quả là các ion Hydrogen có điều kiện chuyển dịch giữa các nhóm axit định hình, thí dụ như các nhóm sulfat.

Hình 2. Ôtô chạy bằng PNL Antel-1

Nâng thêm nhiệt độ của các PNL chỉ vẻn vẹn tới 200 - 300 ^oC dẫn tới giảm lượng chất xúc tác trên cơ sở các kim loại quý, kể cả giảm sự nhậy cảm của chúng đối với các chất độc, giảm sự căng thẳng của các phản ứng tại các điện cực.

Hình 3. Ôtô chạy bằng PNL Antel-2

Nhưng hiện nay các PNL polime rắn không thể hoạt động với những nhiệt độ trên 100 – 120 ^oC do bị phá huỷ. Để tăng nhiệt độ có thể sử dụng các dung dịch đậm đặc của các axit vô cơ khác nhau, nhưng với nhiệt độ trên 120 ^oC phần lớn các dung dịch đó không bền vững hoặc có hoạt tính oxy hoá hoặc ăn mòn rất cao. Những tấm cacbon – grafit với chất xúc tác platin được sử dùng làm các điện cực cho những PNL đó. Điện cực được đặt trong một phòng đúc xốp chịu nhiệt, thí dụ bằng chất carbid silic.

Sự tăng nhiệt độ công tác của PNL dẫn đến tăng tốc độ các quá trình của điện cực, cho phép giảm độ phân cực cần thết của các điện cực và phần nào bù lại sự giảm sức điện động. Với những nhiệt độ cao có thể sử dụng các kim loại hoạt tính thấp hơn so với platin và trong tương lai có thể không phải sử dụng những kim loại quý. Để làm các chất điện phân trong PNL loại đó người ta sử dụng các muối nóng chảy carbonat của các kim loại kiềm (với nhiệt độ 650 ^oC), thí dụ các chất điện phân trong phòng đúc bằng gốm xốp trên cơ sở các oxit kim loại. Thay cho platin trong PNL này người ta sử dụng niken xốp (các oxit niken), các ferrit, manganat. Tuy nhiên hoạt tính ăn mòn cao của chất điện phân tạo ra vấn đề tuổi thọ hoạt động của các điện cực và các vật liệu kết cấu. Ngày nay đang tiến hành các thử nghiệm trình diễn một số thiết bị năng lượng, một trong số đó là thiết bị của hãng MTU (Đức) - thiết bị này có công suất tối đa của một môđun là 280 KW. Lĩnh vực sử dụng các PNL này là các thiết bị đặt cố định cho 1 MW trở lên, bởi vì ở các công suất thấp hơn thì trị số hiệu suất giảm xuống tới 30 - 40%.

Những chất điện phân rắn trên cơ sở các oxit kim loại - đó là những vật liệu gốm, độ dẫn của chúng tạo sự vận chuyển các ion theo những khuyết tật của mạng tinh thể. Số lượng khá lớn các oxit có độ dẫn oxy và cả các oxit có độ dẫn hydrogen với những nhiệt độ cao, những PNL thực tế hiện được chế tạo trên cơ sở ZrO, YO ổn định hoá, ScO hoặc CaO, những oxit kim loại này tạo ra các dung dịch rắn và đảm bảo độ dẫn ion một cách hiệu quả theo những lỗ trống oxy với nhiệt độ công tác 800 ^oC. Trong cả các PNL loại carbonat nóng chảy cũng như trong các PNL loại oxit rắn đều tiến hành việc biến đổi sơ bộ khí thiên nhiên và nhiên liệu thực tế vẫn là hydrogen nên khí thiên nhiên được coi là nhiên liệu của PNL.

Những PNL đó rất hấp dẫn, bởi vì có thể sử dụng không phải là các chất xúc tác platin, mà niken xốp ở cực dương và các oxit hỗn hợp - cobaltit, manganit, chromit ở cực âm, mở rộng dải các dạng nhiên liệu và khá dễ dàng lồng ghép vào các chu trình năng lượng khác nhau nhờ nhiệt lượng nhiệt thế cao của các sản phẩm phản ứng. Tuy nhiên những nhiệt độ cao đòi hỏi giải quyết hàng loạt vấn đề về kết cấu, thí dụ tính tương hợp của các vật liệu được sử dụng khi dãn nở nhiệt.

Năm 1992 hãng Westinghouse Electric Corporation (Mỹ) đã xây dựng ở Nhật 2 thiết bị trên cơ sở PNL oxit rắn công suất 2 x 25 KW chạy bằng khí thiên nhiên và năm 1994 hãng này đã hoàn tất các thử nghiệm của một trong 2 thiết bị trên với số giờ vận hành trên 7000 giờ. Ở thiết bị thứ 2 đã vận hành liên tục 13.000 giờ, trong đó đã thực hiện 11 chu trình khởi động – ngừng.

Hình 4. Dàn PNL polime rắn công suất 100 KW của hãng Netstack (Hà Lan)

Những phần tử kết cấu hình ống có các thành ống tương đối dầy để tăng độ bền cơ học.

Khả năng trực tiếp nhận được điện năng từ khí thiên nhiên, trong “điều kiện tại nhà”, đạt được những trị số hiệu suất cao làm cho các thiết bị cố định với các PNL nhiệt độ cao trở nên có triển vọng cho ngành năng lượng lớn.

Trong quá trình hoạt động, các đặc tính của PNL dần dần kém đi do bị khử hoạt và hao mòn chất xúc tác, ăn mòn các gốc của các điện cực, thay đổi cấu trúc của chúng và các nguyên nhân khác. Sự xấu đi của các đặc tính PNL hạn chế tuổi thọ của chúng, để tăng tuổi thọ người ta sử dụng các chất điện phân bền vững về hoá học (các kim loại platin và các oxit của một số kim loại) và các gốc cho điện cực (grafit và niken).

Để tăng dòng và điện áp các PNL được kết nối thành các giàn. Thiết bị bao gồm các giàn PNL, các hệ thống dẫn các chất phản ứng, hệ thống tự động, hệ thống đưa ra các sản phẩm phản ứng và nhiệt lượng, đã được mang tên máy phát điện hoá.

Về phần mình, máy phát điện hoá là một thành phần của thiết bị năng lượng, thiết bị này ngoài máy phát điện hoá, còn bao gồm khối chuẩn bị nhiên liệu, bộ biến đổi điện một chiều thành xoay chiều (Invertor) và khối sử dụng nhiệt năng.

Những ô tô chạy bằng PNL

Việc nghiên cứu triển khai các ôtô với các thiết bị năng lượng bằng các PNL là một trong những phương hướng chủ yếu của công tác nghiên cứu khoa học trong ngành chế tạo ôtô trên thế giới. áp dụng tính đặc thù của ngành sản xuất hàng loạt tự động hoá nếu có đối với ngành công nghiệp ôtô, có thể giải quyết một trong những nhiệm vụ chính đặt ra đối với những nhà nghiên cứu triển khai các PNL - đó là giảm giá thành của chúng.

Hình 5. Buồng lái của ôtô buýt chạy bằng các PNL

Tại nhà máy ôtô Volga, những công trình về ôtô chạy bằng PNL đã bắt đầu vào năm 2000 và năm 2001 đã lắp ráp ôtô đầu tiên loại đó “Antel - 1” (Hình 2) với thiết bị năng lượng kiểu hydro - oxy kiềm công suất 17KW và điện áp 120V, tiếp đó được thay bằng công suất lớn hơn - 25KW. Tốc độ tối đa của ôtô tương ứng là 70 và 85km/h. Dung tích của các bình chứa hydro và oxy – 60 và 36 lit, áp suất khí - 250 ata. Quãng đường ôtô chạy sau mỗi lần nạp khí - 200 km.

Đối với ôtô mới Antel - 2 (Hình 3) đã được nghiên cứu triển khai trên cơ sở giàn acquy niken - hidrua kim loại với điện lượng riêng cao (10 Ah) và điện áp 200V. Giàn acquy mới được nạp năng lượng thu được khí hãm, điều đó cho phép tăng công suất tức thời khi lấy đà vút nhanh gấp 2 lần. Antel - 2 chạy được quãng 350 km một lần nạp. Trên thành xe đặt một hệ thống dự trữ và cung cấp hydro, được trang bị 3 bình chứa siêu nhẹ 3 x 30 lit; hydro trong đó dưới áp suất 400 ata. Ôtô được trang bị máy phát kiểu hydro - không khí kiềm bằng các PNL điện áp 240 V, công suất 25 KW. Hệ thống có máy nén không khí để cấp 100 kg không khí một giờ vào giàn PNL dưới áp suất 3,3 ata. Không khí được khử sơ bộ khí CO ₂.

Ở Nhật đã bắt đầu thử nghiệm trên đường sắt 1 đoàn tầu mới không phát thải NE – train chạy các tuyến ngoại thành. Mặc dầu phần lớn các tuyến ở Nhật đã điện khí hoá, nhưng vẫn còn những đoạn hiện đang dùng đầu máy diesel. Đến nay loại NE - train đã đến thay thế chúng.

Hình 6. Ôtô buýt chạy bằng các PNL công suất 210 KW

Đoàn tầu NE - train là dự án cuả hãng East Japan Railway. Đoàn tầu đã qua thử nghiệm và từ cuối năm 2007 đã bắt đầu chở khách trên tuyến Nagano - Yamanashi.

Công ty cổ phần “Đường sắt Nga” cũng đã tiến hành thử nghiệm máy phát điện hoá “Foton” cho chế độ tải của đầu máy đường sắt. Công suất thiết bị điện 200 KW.

Về các công trình ở các nước khác

Hãng Nedstack của Hà Lan từ năm 1998 đã nghiên cứu triển khai chế tạo các PNL polime rắn nhiệt độ thấp. Hãng đã chế tạo các giàn PNL cho 2 tàu ngầm và một số ôtô tải. Năm 2006 Nedstack đã chế tạo gần 100 thiết bị chạy bằng PNL công suất mỗi thiết bị 5 KW để sử dụng cho các hộ tiêu thụ cố định. Hãng đã có kế hoạch chế tạo các PNL cho các đoàn tầu đường sắt. Mức tiêu hao platin cho các giàn PNL do Netstack chế tạo là 1g/KW. Điện áp mỗi PNL là 0,9V.

Thiết bị điện chạy bằng PNL công suất 100 KW (Hình 4) do hãng Netstack chế tạo có hiệu suất không tải 63%, tuổi thọ của nó 5000h, mặc dầu tuổi thọ của 1 PNL là 40.000h. Đặc tính volt-amper sụp đổ khi mật độ dòng 1,2 A/cm ². Tiêu hao hydro với áp suất 3 ata là 1 l/s với công suất 5 KW tức là tương ứng suất tiêu hao 57g/KWh. Nhiệt độ công tác trong vùng phản ứng của các chất phản ứng là 70 ^oC, tức là thấp hơn 30 ^oC so với các giàn PNL kiềm. Thời gian thiết bị nâng lên toàn tải - 30 phút - Năng lượng khởi động là gần 10 KWh.

Theo đánh giá của hãng, giá của cơ sở hạ tầng cho máy phát điện hoá (hệ giảm áp và cung cấp khí, duy trì nhiệt độ v.v...) chiếm gần 50% giá của giàn PNL.

Đơn giá của giàn PNL là gần 5000 euro/KW, nhưng với khối lượng sản xuất lớn có thể giảm xuống tới 1000 euro/KW, tức là đắt gấp 4 lần đơn giá của thiết bị diesel.

Theo các số liệu năm 2006 giá trung bình của hydro ở châu Âu là 1 euro/1m ³, hiệu suất thu hydro khi biến đổi từ khí thiên nhiên là 50%, khi thu từ amoniac (NH ₃) – 95%, còn bằng phương pháp điện phân nước - 60%. Hiệu suất chung của thiết bị hoạt động bằng PNL với việc thu hydro từ khí thiên nhiên là 37%.

Ở Đan Mạch những nghiên cứu triển khai PNL được tiến hành ở Trung tâm nghiên cứu Riso và ở hãng Topsoe (Copenhagen). Trung tâm nghiên cứu triển khai các PNL oxit rắn nhiệt độ cao, những PNL này ít đòi hỏi nhất đến chất lượng hydro được sử dụng. Ở Trung tâm chế tạo các mạng PNL riêng biệt, sau đó gộp chúng lại thành các giàn và tiến hành thử nghiệm tại phòng thí nghiệm. Trung tâm Riso không sản xuất hàng loạt PNL.

Hãng Topsoe được thành lập năm 1940, 20% hoạt động của hãng này là nghiên cứu khoa học. Hãng chuyên về cung cấp giấy phép sử dụng bằng sáng chế các công nghệ và cung cấp các chất xúc tác v.v... Từ năm 2004 hãng này đã triển khai các PNL oxit rắn, nhiệt độ cao. Trong điều kiện phòng thí nghiệm, tuổi thọ của thiết bị năng lượng với PNL oxit rắn là 13.000hW. Công suất của 1 tấm PNL kích thước 18 x 18 cm là 50W. Ngày nay hãng đã có nền nếp sản xuất hàng loạt thiết bị công suất 5 KW. Hãng chế tạo loạt PNL cho một hộ tiêu thụ quân sự. Hợp đồng giữa hãng với hộ quân sự không cho phép chế tạo các PNL tương tự để bán cho các hãng khác.

Trung tâm nghiên cứu khoa học đầu tư ETIRC (Hà Lan) thực hiện tài trợ cho các hãng khoa học và tham gia vào hàng loạt các chương trình về các vấn đề năng lượng. Tại Trung tâm đã sản xuất Hydro ổn định bằng phương pháp điện phân nước với áp suất 25 ata, để đạt được mục tiêu đó đã chế tạo màng mỏng dày 1mm. Năng suất của các thiết bị đó là tới 400m ³/h. Khi điện phân người ta cũng thu được cả ôxy (bằng 50% thể tích của hydro). Thiết bị gồm các ô, mỗi ô cao 0,5 m và sản xuất ra 15m ³/h khí hydro. Ở Amsterdam (thủ đô Hà Lan) để cung cấp cho những thiết bị đó người ta sử dụng năng lượng gió. Trong 5 năm Trung tâm ETIRC đã chế tạo 1200 hệ thống sản xuất hydro và 25 trạm nạp hydro cho các nước châu Âu. Với giá điện năng 4cent/KWh thì giá hydro là 4 USD 1 kg.

Phối hợp với các hãng khác, Trung tâm ETIRC tham gia vào việc chế tạo các PNL polime rắn cho các ôtô tải và các nguồn cung cấp dự trữ. Nhiệt độ công tác của thiết bị là 50 ^oC. Năm 2006 Trung tâm đã nhận được đơn đặt hàng lớn cho việc chế tạo 500 thiết bị công suất từ 10 - 30 KW với điện áp 48V. Giá 1 KW của giàn PNL là gần 2000 euro. Tuổi thọ của các thiết bị đó là 5000h. Tại Trung tâm ETIRC đã chế tạo ôtô buýt thử nghiệm chạy bằng các PNL công suất 65 KW.

Hãng ôtô buýt GVB (Amsterdam, Hà Lan) trong khuôn khổ chương trình GUTE (vận tải sạch trong thành phố châu Âu) đã kiểm nghiệm các ôtô buýt chạy bằng các PNL trong vận hành, công suất 210DW (các Hình 5,6). Hãng Daimler Chrysler đã chế tạo các ôtô buýt đó. Để nhận được công suất người ta sử dụng 2 thiết bị (2 x 105 KW) với điện áp đầu ra 900 V. Mỗi thiết bị 105 KW gồm 6 ngăn, mỗi ngăn chứa 160 PNL với điện áp 0.9 V mỗi pin.

Tuổi thọ tính toán - 5000 h. Toàn bộ thiết bị hydro đặt trên nóc xe ôtô buýt. Người ta đã tháo động cơ diesel của ôtô buýt và đặt các PNL cùng động cơ điện kéo vào thay thế. Dải nhiệt độ hoạt động của ôtô buýt là từ: 35 tới +45 ^oC. Việc cung cấp cho ôtô buýt được thực hiện bằng hydro và không khí được làm sạch sơ bộ bằng bộ lọc cơ khí. Những bộ lọc không khí của giàn PNL được rửa sạch mỗi năm một lần.

Hydro được cất giữ trong 9 bình đặt trên nóc ôtô buýt, dung tích mỗi bình 200l dưới áp suất 350 ata, trọng lượng cả thảy 1100 kg, trong đó trọng lượng hydro 44 kg, nhưng chỉ có thể sử dụng được 40 kg (đến áp suất tối thiểu). Ở bên trong, bình được chế tạo bằng alumini (nhôm) dầy 4,2 mm, mặt ngoài được cuốn bằng những sợi tổng hợp. Tổng độ dày thành bình là gần 20 mm. Khi thử nghiệm các bình đã chịu được áp suất 1050 ata. Đang tồn tại cả các bình chứa hydro dưới áp suất 700 ata, nhưng chúng hiện nay chỉ sử dụng cho các ôtô tải.

Khởi động các PNL của ôtô buýt có thể thực hiện được với nhiệt độ thấp nhất là 5 ^oC. Nếu nhiệt độ thấp hơn - ôtô buýt được khởi động ở trạm. Khi ngừng thiết bị năng lượng thì hydro còn lại trong các PNL được xả vào khí quyển. Những giàn PNL cho các ôtô buýt do hãng Ballard (Canada) cung cấp. Bộ truyền động của ôtô buýt là động cơ dị bộ và thiết bị invertor (biến đổi điện 1 chiều thành xoay chiều) có điều chỉnh được chế tạo ở California. Để điều khiển các thiết bị năng lượng người ta sử dụng khối vi xử lý.

Nhiệt độ trung bình của không khí sử dụng để làm mát lò phản ứng của các PNL là 67 ^oC. Nếu không xét đến một số tổn thất nhiệt, hiệu suất của thiết bị năng lượng bằng các PNL đạt 40 - 67% ở các phương thức hoạt động khác nhau.

Hãng Daimler Chrysler chế tạo ôtô buýt nói trên trong năm 2009 và dự kiến sản suất thương mại những ôtô buýt chạy bằng các PNL vào năm 2012.

Hãng GVB đang nghiên cứu những vấn đề an toàn sử dụng hydro. Mức độ an toàn sử dụng hydro đã thừa nhận là cao hơn sử dụng xăng. Sau 3 năm vận hành thử nghiệm các ôtô buýt trong hãng GVB đã không xảy ra bất kỳ sự cố nào với hydro.

Hydro cho các ôtô buýt được sản xuất bằng điện phân. Thiết bị điện phân do trung tâm ETIRC chế tạo, máy nén và cột nạp hydro (Hình 7) được bố trí trong mặt bằng trạm ôtô buýt. Một lần nạp đủ để chạy 250 km. Tại trạm này đang có 3 ôtô buýt hoạt động, mỗi ôtô buýt hoạt động 8h một ngày - mỗi ôtô buýt một lần. Năng suất của thiết bị điện phân hydro là 120kg một ngày. Để sản xuất được 1m ³hydro bao gồm cả các chi phí cho việc nén hydro tới áp suất 350 ata đòi hỏi 5,2 KWh điện năng.

Hãng Alstom (Pháp) đang nghiên cứu triển khai và chế tạo các toa tầu điện ngầm, tầu điện, các tàu tốc hành đường sắt (TGV), các mạng tiếp xúc (cấp điện cho tầu điện, tầu tốc hành chạy bằng điện v.v), các hệ thống tín hiệu, thiết bị điện cho các đoàn tầu (gầm đầu máy chạy bằng điện và các toa), hệ thống điều khiển đầu máy không có lái tầu. Năm 2006 một nhiệm vụ được đặt ra trước hãng này là chế tạo tầu điện chạy bằng các PNL với tổng công suất 600 KW (hai PNL 2 x 100 KW và 3 bánh đà 3 x 300 KW để làm bộ tích trữ năng lượng). Chính phủ Pháp và Liên minh châu Âu tài trợ tới 80%, phần còn lại - bản thân hãng thu xếp. Các thiết bị dự kiến đặt trên nóc tầu điện. Thời gian khởi động tầu điện sau khi nhận tài trợ là 3 - 5 năm.