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如何看待500 kW船用氫燃料電池系統的發展?

據中國科技日報65438年2月3日報道,中國船舶研究院712號發布了首個具有自主知識產權的500 kW船用氫燃料電池系統。

據悉,這套系統由船用燃料電池發電模塊、燃料電池監控裝置和有機液氫生產裝置組成。整個系統不會有任何汙染和排放,具有相當高的制氫效率。每升有機液體可以產生50~80克氫氣,而且可靠性非常好,供應方便。據悉,這種氫燃料電池可以廣泛應用於各種水面艦艇,從豪華遊輪到遊船。雖然這種氫燃料電池最初是為民用設計的,但不可否認的是它有很強的軍事應用背景。毫不誇張地說,氫燃料電池是潛艇成功隱身的重要功臣。

目前世界上壹般常規動力潛艇在水面航行時使用柴油機作為動力,同時給電池充電,在水下航行時使用電池提供動力。所以時不時要浮出水面吸入空氣讓柴油機工作,潛艇上浮讓柴油機工作的時候就是暴露最多的時刻。為了保證隱蔽性,潛艇最好多在水下航行,避免浮出水面,這就促進了不依賴空氣推進系統(AIP)的出現。

目前各國先進的常規潛艇基本都有裝備。AIP系統可以使常規潛艇在不從空氣中獲取氧氣的情況下擁有足夠的動力。目前世界上有三種AIP技術,分別是閉式循環柴油機、斯特林發動機和燃料電池。這三種技術中,閉式循環柴油機工作效率低,柴油機本身噪聲和空氣噪聲高。而斯特林發動機可靠性低,工作效率只有35%。另外,雖然它的噪點少,但還是有壹些噪點。

而燃料電池的效率最高,最高可以達到60%。同時,它們不產生廢氣和汙染物,噪音極小。所以從技術上來說,燃料電池最適合AIP常規潛艇。先進的東西往往不是那麽容易得到的,燃料電池對技術要求很高。它最大的壹個技術局限就是需要大量的氫氣,儲存和運輸都非常困難,而且易燃易爆,非常危險。

所以研發燃料電池潛艇的思路主要是研究如何安全儲存氫氣。不過,這次我國科研人員攜帶了海洋液氫制氫裝置和有機液體制氫的設計,真是別出心裁。這種設計使得潛艇無需攜帶大量氫氣就能自行制造,繞過了如何儲存大量氫氣的技術難關。

此前世界上德國的常規潛艇都采用燃料電池作為潛艇AIP系統,其AIP系統功率約為200~300KW。可以看出,壹個500千瓦的氫燃料電池完全足以驅動壹艘3000噸左右的常規潛艇。由於氫燃料電池與其他AIP系統相比具有顯著的優勢,這種高功率燃料電池研究成功後將對新型常規潛艇的發展大有裨益。