地球所有的生物每天睜眼閉眼都在做的一件事就是----呼吸，我們生活在陸地上呼吸不是什麼問題，但是我們要是上到高原等高海波地區時，很多人就會出現缺氧的情況。在這個地球上除了陸地最大的就是海洋了，我們知道海里的魚兒呼吸是依靠腮來吸取海水中溶解的氧氣來呼吸，那海中航行的潛艇呢？潛艇上的艇員又是如何呼吸的呢？現在潛艇根部動力系統的不同可以分為常規動力潛艇和核動力潛艇兩種，雖然兩種潛艇的動力系統不一樣，但是都是需要人員去操作的，所以艇員是如何呼吸的呢？一般來說，如果潛艇在水面或者潛望鏡狀態航行的話，那可以直接開啟圍殼上的通風艙門與外界的新鮮空氣對流交換來呼吸，並增加了潛艇內部的空氣新鮮度。一艘潛艇最大的優勢就是隱蔽性，所以潛艇只有保持一直在水下航行才具有威懾力，那潛艇在水下航行時，艇員時如何呼吸的？常規動力潛艇所裝備的發動機在運轉期間需不需要空氣呢？正常來說，空氣中的氧氣含量大概在21%左右，而我們人體在呼吸的過程中並不是只呼吸如氧氣，還需要同時呼吸進氫氣、氮氣等稀有氣體，而且氧氣的含量還不能太低，太低的話就會出現呼吸困難、心跳加快等問題，而且氧氣含量也不能太高，否則人體會因為吸入過多的氧氣造成氧濃度過飽和而死亡。所以潛艇要想在水下正常航行，艇員所呼吸的空氣就需要儘量和大自然的空氣配比差不多，核潛艇由於擁有幾乎無限的動力，所以核潛艇就可以利用電解水的方式來獲得人體呼吸所需要的氧氣和少量氫氣（當然人體呼吸只需要極少量的氫氣，所以製成的大量氫氣會並不會像大家說的一樣被排出艇外，而是透過氫氣回收吸收裝置消除），這樣核潛艇就可以在水下一直航行下去，目前全世界核潛艇水下潛航記錄90天的最高記錄是由中國創造的。雖然理論上是這樣的，但是受限於食物的補給和光合作用的影響，如果一艘核潛艇在水下一直潛航 下去，慢慢的會遇到食物供給不足的問題，到後來艇員會因為長期待在室內而變得面黃枯瘦，頭髮發黃掉落的問題，所以核潛艇雖然依靠動力系統的優勢可以做到無限潛航，但是核潛艇上的艇員卻受限於人體生理因素的影響是沒辦法一直駕駛核潛艇在水下無限期航行下去的。但是常規動力潛艇就沒有核潛艇有那麼天生好的家底了，因為核潛艇採用的電解水生氧對於常規動力潛艇來說能耗太大，所以並不適用。常規潛艇因為裝備的柴油機在水下沒辦法正常運轉，所以常規潛艇在水下都已依靠電池或者現在主流的AIP動力系統來航行的（AIP動力系統主要有斯特林發動機和燃料電池兩種）雖然常規動力潛艇在水下是不工作的，但是艇員照樣要呼吸，而常規動力潛艇受限於供能的要求不能採用電解水方式來供氧，所以現在常規動力潛艇主要採用再生氧藥板來供氧，這種再生藥板的主要成分是過氧化鉀，透過與人體撥出的二氧化碳反應釋放出氧氣，既解決了供氧的問題也解決了二氧化碳處理的問題，因為二氧化碳濃度過高的話也會出現人體呼吸困難、中毒和死亡的問題但是在反應過程中需要的二氧化碳畢竟只是少量，所以潛艇內部還裝有二氧化碳吸收裝置和氧濃度檢測裝置。而且這種黃色的過氧化鉀一小箱子可以供十幾個人連續呼吸至少12個小時，所以常規動力潛艇在出海的時候會準備很多這種再生氧藥板。當然有的潛艇還會裝備由亞氯酸鈉製成的氧燭，如果在再生氧系統發生故障的時候，就可以點燃氧燭釋放出純氧。當然不管是核潛艇還是常規動力潛艇，如果再生氧系統出現故障，如果潛航深度不深的話可以採取緊急上浮的方式解決，當然為了適應更多的應急狀況，潛艇內部還會攜帶氧氣瓶和快速製氧裝置來保障艇員的生命安全和潛艇的安危。但是隻有供氧是萬萬不能的。潛艇在水下航行時時全狀態密封環境，如果在潛航狀態下發生機械故障或者其他問題而產生的廢氣，特別是起火燃燒產生的一氧化碳或者潛艇內部塗刷的油漆產生的有害氣體長時間都會對艇員的生命安全產生危害，所以潛艇內部在任何時候都要開啟空調來保證空氣的流動和新鮮度 ，同時空調系統也可以過濾回收空氣中的廢氣、浮塵等有害物質。當然潛艇內部還裝有大量的氣體檢測裝置，都是透過檢測相應氣體的濃度來提前預警，比如常規的柴電潛艇由於在水面航行時，柴油機運轉給電池充電，這些電池在充電的時候和後期都會隨時釋放出大量的氫氣，但是氫氣會對人體生命產生危害，所以潛艇上會專門裝有氫氣檢測裝置來檢測氫氣的濃度，如果超過標準就會自動啟動消氫裝置。

水電解制氧，潛艇在水下最不缺的就是水，而學過化學的朋友肯定都知道，水電解就能產生氧氣。於是，中國的核潛艇也都是採用水電解來製氧。只要有電，就能源源不斷的產生氧氣。而現在的核動力潛艇不僅能夠提供驅動潛艇的動力，更是能夠產生足夠的電能來供應潛艇內的裝置以及製氧。

潛艇是一種長時間匿蹤，等待攻擊時刻發起突然襲擊，或者利用優秀的隱藏優勢，在敵方最不注意的時候突然發起攻擊，保證極高的打擊成功率和擊殺率。自從這種裝備投入使用以來，她創造的良好戰績就讓所有海軍為之矚目，各國海軍也在儘可能地發展一支屬於自己的海下打擊力量，在核潛艇與核武器出現以後，這種需求就更顯突出，更顯迫切了。

德國是比較早大規模利用潛艇部隊的國家，他們大範圍使用U艇給敵軍帶來了非常重大的打擊，海上的交通線基本上被德華人的潛艇部隊截斷。無武裝的各種商船和運輸船面對潛艇完全沒有還手能力，德華人的潛艇在攻擊這些民船的時候甚至是浮到水面以上用火炮將其擊沉的。

這個時候各國的潛艇研究尚不發達，攻擊魚雷的研究也沒有得到足夠的重視，因此潛艇並不需要長時間地待在水面以下，成員們的呼吸問題還是可以透過上浮到水面以上來完成，潛艇內部並沒有配置非常複雜的空氣系統。

但是在二戰以後，這種情況就被完全改變了，一來潛艇的攻擊手段——魚雷得到了非常大的發展，二來是工業發達和之前的戰爭檢驗令各國都對潛艇的研製重視起來，潛艇的體積不斷變大，對於潛艇在水下潛伏等待攻擊時刻的要求也不斷在提高。

為了保證潛艇內各種儀器與武器的運作正常，當然還有全體艇員的作戰效率與生命安全，空氣循壞系統，尤其是氧氣製造系統就顯得極為重要。普通的的常規潛艇會利用氧氣儲存罐在每次上浮的時候儲藏一些氧氣，也會使用氧氣再生藥板和氧燭等等手段在水下主動製造出氧氣，保證潛艇的正常運作。

至於可以在水下一次待幾個月的核潛艇來說，她的任務一般會更艱鉅，因此對潛艇的作戰要求也就更高。得益於使用核反應堆作為動力，核潛艇可以使用更先進的電解水技術來製造氧氣，就是將水中的那個氧原子電解出來製造氧氣。

潛艇供氧不能像在實驗室裡做實驗一樣，使用二氧化錳催化過氧化氫之類的笨方法。潛艇內部製氧，往往需要有效且能大量釋放出氧氣的方式。

潛艇在水下進行供氧的方式大同小異。受限於科技，目前只有核潛艇能夠將水電解產生氧氣。而常規潛艇的供氧，最依靠的就是化工產品：氧燭和再生藥板。除了這兩種化工產品以外，還有瓶裝液態氧。

最常用到的還是再生藥板。再生藥板的主要成分是過氧化鉀，透過與人撥出的二氧化碳相結合反應生成氧氣。不過，使用再生藥板製氧，需要將再生藥板放入反應箱內通電。而氧燭的主要成分是亞氯酸鈉，在點燃時會釋放出大量的氧氣。

而瓶裝液態氧，基本上只能靠在岸上或是浮出海面時補給。而潛艇內部的空間極度狹小，根本不可能容納大量的氧氣瓶。因為如此，瓶裝液態氧的量不多，不太常用於對乘員供氧，只在緊急狀態下對乘員供氧。

由於核潛艇有幾乎取之不竭的電力來源（核反應堆），所以核潛艇幾乎不必考慮供能不足的問題。核潛艇除了使用再生藥板、氧燭、液態氧以外，還可以直接將水電解產生大量的氧氣，同時透過消氫裝置去除電解水產生的氫氣。不過，由於電解水製氧耗能較大，常規潛艇根本“用不起”，目前只能用於核潛艇。

核潛艇、常規潛艇在海底潛航時解決氧氣的主流方式目前只有四種：燃燒氧燭，將再生藥板與二氧化碳進行反應，瓶裝液化氧和電解水。

圖為核潛艇反應堆

現代潛艇解決氧氣的方式多種多樣，像核潛艇就與常規潛艇與眾不同，因為反應堆帶來的充沛動力，足夠在保證行進的前提下幫助電解產生氧氣。現在國際上最先進的電解水供氧裝置是SPE（固體聚合物電解質）電解水裝置，雖然裝置的製造成本貴，所用的催化物毒化敏感度也比較高，但是相較於以往的電解水裝置效能更加穩定、體積更小、重量更輕、更加安全可靠，未來這套裝置還可能用於常規潛艇。

不過現在常規潛艇還用不上它，目前最簡單的供氧方式就是氧氣瓶供氧，高壓氣瓶儲存氧氣，減壓後供呼吸使用，不需要其他裝置就能使用十分環保。但是高壓儲存的氣瓶有一定危險性，而且受限於攜帶量沒法保證太大的潛艇使用。

圖為潛艇上的液氧罐

為了解決攜帶量過少的問題，人們將氧氣改為低溫液態儲存，液氧的密度是氣氧的一千倍，這樣潛艇就能在同體積儲存情況下攜帶更多氧氣了，雖然低溫液氧儲存起來比較複雜，使用時也有一定危險性，但是比氧氣瓶的攜帶量要大得多了，目前各國的AIP潛艇主要就是使用這種方式供氧的。

之後人們又想到了攜帶過氧化物進行化學反應供氧，過氧化物的不但產生氧氣，而且氧化反應就是吸收的二氧化碳，目前這種方式廣泛運用在宇宙飛船、行動式面具和國防工事等密閉空間中。不過目前只有俄羅斯常規潛艇使用這種方式，原因有兩點，首先過氧化物吸收二氧化碳與水蒸氣後會發生膨脹與糊化反應，製氧效率明顯降低；其次具有強氧化性的過氧化物揮發到空氣中，不但會腐蝕裝置，還會損害人的呼吸系統。

圖為中國產093型核潛艇

歐美常規潛艇使用的供氧方式則是氧燭供氧，所謂氧燭局勢以鹼金屬的氯酸鹽和高氯酸鹽為主，再加上燃料、粘合劑等配料製成狀似蠟燭的圓柱形供氧材料。這種方式的好處是單個氧燭的體積小，佈置、儲存和使用都很方便，而且穩定性很好，產氧量也和同體積的液氧差不多。但是氧燭的燃燒無法控制，產氧速度不穩定，很容易導致區域性氧氣濃度過高，而且燃燒還會產生許多雜質與氯化物煙塵，汙染很大。

這些就是潛艇主要的供氧方式了，目前國際上認為SPE電解水未來進過改進後可以將其用作所有潛艇，而氧燭作為備用方式，將其視為未來的供氧發展趨勢。