带你了解高温超导与低温超导磁浮列车的区别

发布时间:
2023-04-13

最近一则“我国自主研制速度可达600km/h的高温超导电动悬浮交通系统实现首次悬浮运行”的新闻刷屏了,但大家不要被这个“高温”给欺骗了,我们知道要实现材料超导必须在低温条件下才能实现,那为什么这里叫高温超导呢?我们得先科普一下低温超导和高温超导的概念。


带你了解高温超导与低温超导磁浮列车的区别


高温超导磁悬浮列车和低温超导磁悬浮列车是两种不同类型的磁悬浮列车。它们之间最大的区别在于使用的超导材料和超导温度。

高温超导磁悬浮列车(High-Temperature Superconductor Maglev Train,简称HTS Maglev Train)采用高温超导材料,超导温度在-196℃以上,通常采用液氮作为冷却介质。而低温超导磁悬浮列车(Low-Temperature Superconductor Maglev Train,简称LTS Maglev Train)采用低温超导材料,超导温度通常在-269℃以下,需要采用液氦等更低温度的冷却介质。这里所说的“高温”是指在-196℃以上,而“低温”是指在-269℃以下,是相对而言的“高温”。


带你了解高温超导与低温超导磁浮列车的区别


两者的主要优劣势如下:

高温超导的优势:

超导温度高:高温超导材料的超导温度比低温超导材料高,冷却成本更低。

更高的悬浮力:HTS Maglev Train采用高温超导技术的磁悬浮系统可以实现更高的悬浮力,使列车能够以更高的速度运行。

高温超导的劣势:

技术复杂:高温超导材料的制备和应用技术相对较为复杂,需要更高的研发成本。

能耗高:相对于低温超导磁悬浮列车,高温超导磁悬浮列车的能耗更高。


低温超导的优势:

成熟的技术:低温超导材料的制备和应用技术已经比较成熟,制造成本相对较低。

稳定性好:低温超导材料的稳定性相对较高,适用范围更广。

低温超导的劣势:

超导温度低:低温超导材料的超导温度较低,需要更低温度的冷却介质,冷却成本更高。

悬浮力较低:LTS Maglev Train采用低温超导技术的磁悬浮系统悬浮力较低,列车运行速度受到限制。


带你了解高温超导与低温超导磁浮列车的区别


目前低温超导列车还没有商业化应用,仍处于研发和实验阶段。由于低温超导需要极低的温度和复杂的制冷系统,因此成本和技术难度较高,限制了其商业化应用的进展。不过,一些国家和地区仍在积极推进低温超导磁悬浮列车的研究和试验,包括日本、德国、瑞士等。

日本在1990年代初期曾经研究开发了一条低温超导磁浮线路,称为“长岛试验线”,该线路使用的是Nb-Ti超导材料。目前,日本正在进行名为“Maglev2027”的计划,计划在2027年之前推出全球最快的磁悬浮列车,并将其商业化运营。该列车采用的是新型的低温超导材料和制冷系统,预计最高时速可达到500公里每小时以上。


带你了解高温超导与低温超导磁浮列车的区别


德国也在研究开发低温超导磁浮列车,其研究中心位于德国慕尼黑的慕尼黑工业大学,开发的是一种基于MgB2超导材料的磁浮系统。该系统已经进行了一些实验室和室外试验,并取得了一定的进展。

瑞士也在研究低温超导磁浮技术,其研究机构包括瑞士联邦理工学院、苏黎世大学等,目前正在进行实验室测试。


带你了解高温超导与低温超导磁浮列车的区别


而我国则采用高温超导技术,即HTS Maglev Train。具体来说,中国的磁悬浮列车采用的是具有自主知识产权的高温超导磁浮技术,采用YBCO超导材料,并采用液氮冷却系统来保持超导状态。这种技术的悬浮系统可以提供更高的悬浮力,使得列车能够以更高的速度运行。截至2021年,中国已经建成了世界上第一条商业运营的高速磁悬浮铁路——上海磁浮列车示范运营线,其最高设计时速可达到430公里每小时,是目前全球最快的商业列车。2023年3月这次由中车长春轨道客车股份有限公司自主研制的高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行,时速600km/h则刷新了磁悬浮列车的新纪录。