氫氧燃料電池 氫燃料電池的優缺點

近日，美國《國家利益》雜志發表文章稱，當俄羅斯拉達級潛艇執行水下任務時，它幾乎是不可能被發現的。引用該文章作者的話來說，拉達級潛艇之所以能達到高隱蔽性，是因為它主要采用了兩種先進的靜音手段，第一是水滴型設計，由于拉達級潛艇艙體為水滴型設計且沒有凸起部，因此理論上它不僅可減少在水中行動時引起的湍流，而且還能顯著降低其噪音水平；第二是先進的動力系統，“拉達級”不僅是俄軍史上首款使用氫氧燃料電池作為動力系統的潛艇，而且該技術也使“拉達級”成為了真正的海上“沉默殺手”！

美媒認為，目前大部分非核潛艇基本都在使用柴油發電機和電池作為動力系統，而俄軍拉達級潛艇雖然也安裝了外界所熟知的柴油發電機，但它卻是主要利用燃料電池化學反應產生的電力為潛艇提供動力。因此與當下經典的非核潛艇相比，拉達級潛艇所采用的動力技術不僅可以顯著降低噪音水平，甚至比某些核潛艇還要更安靜，畢竟后者用于冷卻反應堆的蒸餾制冷泵在運行時還會發出噪音。

綜上可看出，美媒之所以對俄軍拉達級潛艇的評價如此之高，主要原因就是因為它使用了當下最先進的氫氧燃料電池作為動力系統。

客觀上說，目前評價一款潛艇性能優劣的主要標準就是其隱蔽性，即潛航能力和靜音水平。而影響潛艇靜音水平的主要原因有兩個，首先就是美媒所說的艇體設計，比如現代化潛艇通常會采用的常規型、過渡型和水滴型三種設計方案，其中第一種屬于較早的“艦體型”設計，即把潛艇設計成為類似軍艦一樣的外形，它雖然有利于潛艇在水面上航行時獲得更好的適航性，但在水下的航速和靜音水平卻不敢恭維了。不過，畢竟在第一二次世界大戰爆發期間，由于各國潛艇多半都需要上浮攻擊，因此也來不及強調什么靜音水平。

還有就是過渡型設計，理論上它是為了提高潛艇水下和水上的適航性，所以才將流線型和艦體型結合起來的一種設計方法，這也是目前很多國家潛艇裝備都會采用的一種設計思路。不過該方法雖然可大幅度提高潛艇的適航性，但它的水下靜音水平與水滴型設計比較卻相對差一些。

借此可以看出，艙體采用水滴型設計的潛艇，其最大優勢就是能大幅度提高其靜音水平，也是目前從艇體設計手段上提高潛艇隱蔽性的主要手段之一。其次就是美媒所說的動力系統，先拋開核動力不談，單說非核常規潛艇所使用的幾種動力系統。

比如傳統柴電系統，它事實上就是使用柴油機+蓄電池+主電動機組合方式為潛艇提供動力的系統，其工作原理是先用柴油機發電，然后驅動主電動機工作為潛艇提供動力，同時還能使用蓄電池儲存能量的一個過程。

而從柴電潛艇動力系統工作的過程中即可看出，其柴油機運行時不僅會產生噪聲，而且由于柴油燃燒時需要氧氣，因此它一方面靜音水平不高；另一方面因為要經常浮出水面補氧，所以其潛航持續力也相對較差。換言之，以上兩個缺點注定柴電潛艇很難具備高隱蔽性，這也是各國后期開發AIP系統的主要原因。

AIP是無空氣推進系統的英文首字母縮寫，從其名字就可以看出，它主要解決的就是潛艇經常上浮補氧的問題。而這種系統目前又主要分為四個技術方案，即CCD閉式循環柴油機、SE斯特林發動機、FC燃料電池和AMPS小型核動力系統。

通俗講，以上四種技術都是從不依賴空氣和降低發動機噪音下手來提高潛艇隱蔽性的。然而從以上各種技術的名稱即可看出，由于CCD和SE依然需要使用發動機，因此相對傳統的柴電系統而言，雖然可提高潛艇的潛航能力，但其靜音水平卻相對燃料電池和小型核動力系統要差一些了。

接著再說燃料電池和小型核動力系統，這兩者理論上雖然都可以提高潛艇的隱蔽性，但后者不僅不屬于非核潛艇范疇，而且其技術應用難度事實上也要遠高于燃料電池動力系統。

客觀上說，常規潛艇使用的小型核動力系統與真正核潛艇所使用的壓水堆式核動力系統還是有很大區別的，由于目前前者技術不夠成熟，因此它的效率和安全性不僅較低，而且造價和維護成本也相對較高，當下并不適合大范圍推廣使用。最后就是燃料電池系統，表面上看似電池，但它卻和傳統的依賴蓄電池（鋰電）動力系統存在著本質上的區別。

比如目前日本研制的蒼龍級鋰電動力潛艇，它的靜音水平雖然很高，但為潛艇提供可持續動力的能力卻相對較低。換言之，只要電池需要充電，那就一定會影響其續航力和潛航能力。而目前俄軍拉達級潛艇所使用的氫氧燃料電池技術，理論上與核反應堆差不多，雖名為電池，但實際上卻是通過化學反應為潛艇提供動力（能量高出鋰電池數倍），只不過該反應可持續性相比核動力較差而已。

綜上所述，目前俄軍拉達級潛艇所采用的一系列靜音技術確屬世界頂尖水平，這恐怕也是其二號和三號艇建建停停10余年的主要原因。