拖拉机车轮变储氢罐，德国探索新型氢动力农用机械

IT之家 4 月 5 日消息，德国一种应用于农业机械的全新储氢方案正备受关注：工程师们不再将高压储氢罐安装在车顶或驾驶室下方，而是探索能否将储氢结构直接集成在拖拉机车轮中。据《Fuel Cells Works》报道，这一设计理念旨在延长设备作业时长，同时为农业与工程施工领域的机械车身腾出空间，用作其他用途。

该思路解决了氢动力农用设备面临的一大核心工程难题。拖拉机的可用空间固定，安装在车顶或驾驶室旁的储氢罐，其每千克储氢量都会直接与设备的结构、平衡性能及功能使用产生冲突。将储氢装置转移至车轮组件，可使重量更靠近车轴，同时为车辆其他部位释放空间。

作为德国下萨克森州公立资助项目 H2Agrar 的研发成果，芬特太阳神原型机目前在车顶搭载了五个压缩氢气罐。每个储氢罐可容纳 4.2 千克氢气，压缩压力最高达 700 巴。单次加注后，这些氢气可满足拖拉机约 5 至 8 小时的田间作业，具体时长取决于作业类型。

该机型搭载 100 千瓦燃料电池，将氢气转化为电能，并配备 25 千瓦时缓冲电池。整套系统为 100 千瓦电动牵引电机与拖拉机辅助系统提供动力。爱科公司全球研发与先进工程总监本诺 · 皮希迈尔博士表示，这款拖拉机的性能与同等功率的柴油机型相当。他称：“芬特太阳神能够完成同等功率柴油拖拉机在农场里的所有作业。”

但车顶五个总计储氢 21 千克的罐体，只是续航能力的上限，并非最优解决方案。而车轮储氢的构想正是为突破这一限制提出的。

即便在 700 巴高压下，氢气的体积能量密度也远低于柴油。这使得设备的物理空间成为续航限制因素，而这一问题在传统燃油设备中并不存在。H2Agrar 项目合作方、布伦瑞克工业大学移动机械与商用车辆研究所的路德格尔 · 弗雷里希斯教授直言：“相较于柴油，氢气储能容量更低，如何让拖拉机及其作业模式适配这一特点是一大挑战。”其团队在项目中持续评估各类储氢罐方案、拖拉机设计与尺寸规格。

同样参与该项目的哈伦市勒奇林工程塑料公司，已将碳纤维增强高压氢气容器定为战略发展领域。该公司在埃姆斯兰示范区内，同时研发车载储氢设备与氢气物流运输容器。

将储氢罐集成于车轮组件，可利用目前仅承担机械与结构功能的空间。大型农用拖拉机车轮结构庞大，若经过合理工程设计，其内部空间有望在不影响车轮承重功能的前提下容纳压力容器。但这一方案需攻克复杂的工程难题：旋转车轮内的储氢系统必须解决氢气传输、持续机械应力下的压力密封性，以及安全加注通道等问题。

H2Agrar 项目于 2021 年 2 月启动，获得下萨克森州约 760 万欧元（IT之家注：现汇率约合 6038.7 万元人民币）资金支持，是德国首个农业领域氢能源全流程示范项目。该项目在单一区域体系内，实现了氢气生产、基础设施建设与农用作业机械的联动。

项目所用氢气来自哈伦附近一座拥有 16 台风机的社区风电场，现场两台 1 兆瓦电解槽每日可生产至多 900 千克氢气。氢气接入当地燃气管网，同时输送至专属加氢站，芬特太阳神拖拉机可在此以最高 700 巴的压力加注氢气。该加氢站由施韦尔姆设备技术公司供应，总储氢量可达 480 千克，可同时提供 350 巴与 700 巴两种加注压力。

2024 年 6 月德国氢能周期间，该项目正式亮相，吸引了约 160 名来自工业、政界与科研领域的人士参与，其中包括下萨克森州经济部长奥拉夫 · 利斯。在项目三年正式周期结束后，两台芬特太阳神拖拉机仍在农场持续作业。

2024 年，芬特太阳神首次参与收割作业，为研发团队提供了高负荷田间作业的真实能耗数据。这些数据为下一阶段研发提供依据，其中就包括对替代储氢结构的评估。

本周报道的车轮集成储氢方案，是科研人员与工程师为突破车顶储氢续航限制、提升氢动力拖拉机实际续航能力的探索方向之一。目前公开信息尚未证实该方案会进入原型机研发阶段，还是仅停留在设计研究层面。

据 H2Agrar 项目文件引用的德国联邦数据，农业机械碳排放约占德国农业总排放量的 8.5%。在芬特清洁能源战略框架下，该款拖拉机仍在埃姆斯兰地区的农场作业，持续收集相关数据。