《海上舰艇的动力系统》⑩AIP系统的燃料电池能令功率翻倍 为何被慎用?

2019-09-12 10:38来源: 科普中国-军事科技前沿

什么是AIP系统当中的燃料电池?通俗的说,就是通过质子膜通过化学反应使它的热能变成电能,这样来驱动潜艇上的动力系统,推动潜艇前进。燃料电池比斯特林发动机,它的最大的优点是功率更高,它的功率大约是斯特林发动机的3倍。

监制:战钊/ 制片人:金赫/ 导演:金赫/ 科学顾问:李杰 杜伟峰/ 摄像:肖春芳 张佳兴

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  什么是AIP系统当中的燃料电池?通俗的说,就是通过质子膜通过化学反应使它的热能变成电能,这样来驱动潜艇上的动力系统,推动潜艇前进。燃料电池比斯特林发动机,它的最大的优点是功率更高,它的功率大约是斯特林发动机的3倍。燃料电池还有一个最大的好处,它使用氢气和氧气。大家都知道氢气和氧气产生化学反应之后就会变成水,大家都知道水的分子结构是H2O,所以在整个燃料电池的化学反应过程当中,产生的水可以根据情况,或者是及时地排出到艇外,也可以继续在这个艇当中运行反复地使用。所以说燃料电池的这种工质还是非常理想的。

《海上舰艇的动力系统》⑩AIP系统的燃料电池能令功率翻倍 为何被慎用?

  氢气和氧气其实也会带来一系列比较大的影响或者是不利的因素,比如说在潜艇上要储存大量的氢气和氧气的话就会带来比较大的危险,如果氢气和氧气储存的时候密封不好的话产生泄露,那就会产生巨大的爆炸,巨大的爆炸结果对比较小空间的潜艇就会产生灾难性的变化,所以潜艇上装设氧气或者氢气的储能装置的话它的整个工艺要求水平非常高,要尽可能避免氢气和氧气的泄露,造成不必要的危险。同时由于燃料电池的加工工艺和制造成本比较高,所以燃料电池的整个价格就比较高,维护成本也相对比较高。

  除了燃料电池之外AIP系统当中还有一种闭式循环汽轮机。什么是闭式循环汽轮机呢?闭式循环汽轮机它主要以液氧作为主要工作流体,同时以纯氧作为辅助燃烧剂,这两种工质按一定的比例混合之后进入发动机里头进行工作,产生了推力,推动螺旋桨工作使潜艇前进。所以闭式循环汽轮机它的一个最大的好处就是它的工作原理相对比较简单,而且安全性相对比较好,噪音相对也比较低。但是由于闭式循环汽轮机它的功率相对比较小,所以它在水下只能以比较低的航速航行。

《海上舰艇的动力系统》⑩AIP系统的燃料电池能令功率翻倍 为何被慎用?

  经过巴基斯坦、西班牙、法国的闭式循环汽轮机的试验,特别是经过印度的鲉鱼级潜艇的试验之后,闭式循环汽轮机动力装置可以确保潜艇在水下长时间工作20天以上,所以基本上保证了潜艇在水下的航行时间和作战行动的需求。闭式循环汽轮机还有一个非常突出的特点就是它的噪音比较低、安全性比较好,所以这也是很多国家目前偏爱和使用这款AIP系统的一个重要原因。

  通过《海上舰艇的动力系统》的十集微课,相信大家对水面舰艇和潜艇动力装置有了一个初步的了解。后续想了解更多的军事科技知识,请锁定科普中国军事微课。

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