氢氧燃料电池 氢燃料电池的优缺点

近日，美国《国家利益》杂志发表文章称，当俄罗斯拉达级潜艇执行水下任务时，它几乎是不可能被发现的。引用该文章作者的话来说，拉达级潜艇之所以能达到高隐蔽性，是因为它主要采用了两种先进的静音手段，第一是水滴型设计，由于拉达级潜艇舱体为水滴型设计且没有凸起部，因此理论上它不仅可减少在水中行动时引起的湍流，而且还能显著降低其噪音水平；第二是先进的动力系统，“拉达级”不仅是俄军史上首款使用氢氧燃料电池作为动力系统的潜艇，而且该技术也使“拉达级”成为了真正的海上“沉默杀手”！

美媒认为，目前大部分非核潜艇基本都在使用柴油发电机和电池作为动力系统，而俄军拉达级潜艇虽然也安装了外界所熟知的柴油发电机，但它却是主要利用燃料电池化学反应产生的电力为潜艇提供动力。因此与当下经典的非核潜艇相比，拉达级潜艇所采用的动力技术不仅可以显著降低噪音水平，甚至比某些核潜艇还要更安静，毕竟后者用于冷却反应堆的蒸馏制冷泵在运行时还会发出噪音。

综上可看出，美媒之所以对俄军拉达级潜艇的评价如此之高，主要原因就是因为它使用了当下最先进的氢氧燃料电池作为动力系统。

客观上说，目前评价一款潜艇性能优劣的主要标准就是其隐蔽性，即潜航能力和静音水平。而影响潜艇静音水平的主要原因有两个，首先就是美媒所说的艇体设计，比如现代化潜艇通常会采用的常规型、过渡型和水滴型三种设计方案，其中第一种属于较早的“舰体型”设计，即把潜艇设计成为类似军舰一样的外形，它虽然有利于潜艇在水面上航行时获得更好的适航性，但在水下的航速和静音水平却不敢恭维了。不过，毕竟在第一二次世界大战爆发期间，由于各国潜艇多半都需要上浮攻击，因此也来不及强调什么静音水平。

还有就是过渡型设计，理论上它是为了提高潜艇水下和水上的适航性，所以才将流线型和舰体型结合起来的一种设计方法，这也是目前很多国家潜艇装备都会采用的一种设计思路。不过该方法虽然可大幅度提高潜艇的适航性，但它的水下静音水平与水滴型设计比较却相对差一些。

借此可以看出，舱体采用水滴型设计的潜艇，其最大优势就是能大幅度提高其静音水平，也是目前从艇体设计手段上提高潜艇隐蔽性的主要手段之一。其次就是美媒所说的动力系统，先抛开核动力不谈，单说非核常规潜艇所使用的几种动力系统。

比如传统柴电系统，它事实上就是使用柴油机+蓄电池+主电动机组合方式为潜艇提供动力的系统，其工作原理是先用柴油机发电，然后驱动主电动机工作为潜艇提供动力，同时还能使用蓄电池储存能量的一个过程。

而从柴电潜艇动力系统工作的过程中即可看出，其柴油机运行时不仅会产生噪声，而且由于柴油燃烧时需要氧气，因此它一方面静音水平不高；另一方面因为要经常浮出水面补氧，所以其潜航持续力也相对较差。换言之，以上两个缺点注定柴电潜艇很难具备高隐蔽性，这也是各国后期开发AIP系统的主要原因。

AIP是无空气推进系统的英文首字母缩写，从其名字就可以看出，它主要解决的就是潜艇经常上浮补氧的问题。而这种系统目前又主要分为四个技术方案，即CCD闭式循环柴油机、SE斯特林发动机、FC燃料电池和AMPS小型核动力系统。

通俗讲，以上四种技术都是从不依赖空气和降低发动机噪音下手来提高潜艇隐蔽性的。然而从以上各种技术的名称即可看出，由于CCD和SE依然需要使用发动机，因此相对传统的柴电系统而言，虽然可提高潜艇的潜航能力，但其静音水平却相对燃料电池和小型核动力系统要差一些了。

接着再说燃料电池和小型核动力系统，这两者理论上虽然都可以提高潜艇的隐蔽性，但后者不仅不属于非核潜艇范畴，而且其技术应用难度事实上也要远高于燃料电池动力系统。

客观上说，常规潜艇使用的小型核动力系统与真正核潜艇所使用的压水堆式核动力系统还是有很大区别的，由于目前前者技术不够成熟，因此它的效率和安全性不仅较低，而且造价和维护成本也相对较高，当下并不适合大范围推广使用。最后就是燃料电池系统，表面上看似电池，但它却和传统的依赖蓄电池（锂电）动力系统存在着本质上的区别。

比如目前日本研制的苍龙级锂电动力潜艇，它的静音水平虽然很高，但为潜艇提供可持续动力的能力却相对较低。换言之，只要电池需要充电，那就一定会影响其续航力和潜航能力。而目前俄军拉达级潜艇所使用的氢氧燃料电池技术，理论上与核反应堆差不多，虽名为电池，但实际上却是通过化学反应为潜艇提供动力（能量高出锂电池数倍），只不过该反应可持续性相比核动力较差而已。

综上所述，目前俄军拉达级潜艇所采用的一系列静音技术确属世界顶尖水平，这恐怕也是其二号和三号艇建建停停10余年的主要原因。