潜艇质子交换膜燃料电池技术研究.pdf

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1、船电技术f综述潜艇质子交换膜燃料电池技术研究黄荣，陈新传，宋强(海军装备研究院，北京100161)摘要：常规柴电潜艇因受传统推进技术的限制，己成为新形势下潜艇续航力、隐身性等的发展瓶颈。而融入创新技术的燃料电池AIP(FC／AIP)推进系统的出现，集众多优点，给常规潜艇的发展带来了一片曙光。文章综述并深入比较世界各国FC／AIP潜艇研究现状、性能特点及发展思想，指出质子交换膜燃料电池fPEMFC)在潜艇上的应用最具吸引力。在分析PEMFC主要特点的基础上，提炼出PEMFC应用中所面临的关键技术，并提出应对策略，以达到扬长避短并充分发挥其优势的目标，为潜艇PEMFC／AIP推进系统的发展

2、提供针对性的指导。关键字：潜艇质子交换膜燃料电池中图分类号：TM9ll文献标识码：A文章编号：1003．4862(2014)ll-0029．04ResearchonProtonExchangeMembraneFuelCellforASubmarineHuangRong，ChenXinchuan，SongQiang(NavalAcademyofArmament，Beijing100161，china)Abstract：Becauseoftraditionalpropulsiontechnology,developmentofconventionalsubmarineencountersa

3、bottleneckinenduranceandstealthperformance．Anewpropulsionsystem--FC／AIPintegratedinnovativetechnologybringsapieceofdawntoconventionalsubmarine．Thisarticleintroducescurrentresearchstatus。featuresahddevelopmentofFC／AIPsubmarineallaroundtheworM,andindicatesthatPEMFCisthemostattractiveapplicationtoA

4、IPsubmarine．thenextractsthekeytechnologiesinPEMFCapplicationandproposesstrategiestoprovidetargetedguidanceforthedevelopmentofPEMFC／AIPpropulsionsystem．Keywords：submarine；protonexchangemembrane,"fuelcell0引言常规潜艇发展至今已走过近一个世纪，它经历了多次战争的洗礼，取得了赫赫战果，现己成为各国海军不可或缺的主战装备。但常规柴电动’力潜艇一般在水下潜航2．3天就会耗尽能量上浮充电，这成为现

5、役常规潜艇的致命弱点，大大降低其隐蔽性能。上世纪50年代，机动性高、续航力长和攻击力强的核潜艇问世曾一度使柴电推进的常规潜艇黯然失色。而随着现代反潜力量的不断发展，尤其是声纳、卫星、激光等融合现代最新科技⋯的探测技术不断进步，常规潜艇面l临更大的挑战。但常规柴电潜艇所具备的低造价、维收搞日期：2014．06．23作者简介：黄荣(1987．)，男，硕士研究生。研究方向：机电工程。护费用低、安全性高、机动灵活、低辐射噪声水平等特征是核动力潜艇所无法比拟的。因此，非常有必要借助创新技术，突破常规柴电潜艇一直以来的发展瓶颈——续航力的局限。经过科学家和海军技术人员的长期不懈努力，发展“不依赖空

6、气推进系统(AIP)”成为解决这一关键问题重要突破点，其中燃料电池AIP(FC／AIP)动力推进系统发展最具潜力。相对于其他AIP系统，FC／AIP系统具有声特征远低于常规柴电动力或热机动力、向海水辐射的热能及红外特征小、没有痕迹(燃料电池产物为水)、能量转换效率高(最高可达80％)等优点，且能在不明显增加潜艇排水量和主尺度、不降低潜艇水下最高航速的前提下，增加潜艇的水下续航能力(是斯特林AIP系统的2倍以上)【2，3J。因此，潜用燃料电池动力系统的开发研究越来越受到世界各国29船电技术f综述V01．34No．112014．11政府和科学家的重视。1潜艇FC／AIP系统研究动态德国是研

7、制燃料电池潜艇最积极、最成功的国家。早在上世纪80年代德国著名的潜艇制造商霍瓦兹(HDW)公司开始进行潜用燃料电池的试氍研究，并于随后将该燃料电池加装在U205级潜艇，海上试验表明其综合性能较好，这也促使德国在出口的209艇中加装氢氧燃料电池。德国将燃料电池系统完全集成到潜艇平台上，建造了世界上最早采用加装氢氧燃料电池AlP系统的212A级潜艇，该艇装有9组PEMFC，总功率为306kw。德国在212A级艇基础上设计了出口的214艇，第一艘21