中國海軍已裝備了斯特林發動機的039a/b /c常規AIP潛艇。國外資料顯示,斯特林發動機技術成熟,結構簡單,成本低,可靠性高。它被認為是一個完善的AIP系統。除中國之外,瑞典和日本首先將斯特林發動機作為潛艇的AIP系統,但該系統也有其自身的缺點。該系統仍有機械運動系統,這將增加潛艇的噪聲輻射。此外,還需要採用浮筏阻尼系統來降低噪聲。此外,該系統的功率過低,無法支援潛艇以較高的速度潛航。中國潛艇最新燃料電池AIP功率高於德國66%,潛航距離是以前十幾倍。
在德國研製AIP潛艇時,燃料電池AIP系統是首選動力系統。與斯特林發動機相比,燃料電池具有能量轉換效率高的優點。燃料電池通過電化學方法將化學能轉化為電能,省去了機械發電必須經過的轉換過程,降低了能量損耗,並能獲得較高的能量轉換率,效率可達70-80%左右。
另外,噪聲小,是燃料電池AIP系統最大的優點。燃料電池的工作過程是能量的直接轉換,不需要機械系統的參與,因此消除了潛艇的噪聲源,而安靜是潛艇最最關鍵的效能,因此燃料電池是一個非常有價值的系統,而且維護、製造和加工非常簡便。由於系統沒有機械運動部件,因此不存在磨損故障。而且,零件加工要求低,易於製造和加工。通過集中控制的方式,還可以實現各輔助系統的控制,順利實現自動化。
燃料電池也有一系列的缺點,其中一個主要的缺點是它需要大量的氫,而氫的儲存和運輸非常複雜且危險。產生化學能需要貴金屬作為催化劑,價格和成本都很高,這也是其實際應用的一個大障礙。但是同它的諸多優點相比,有錢國家的錢不是問題。由於燃料電池的低噪聲特性,許多國家都將其應用於潛艇AIP系統中。除德國之外,俄羅斯、西班牙和義大利也計劃使用燃料電池AIP系統。據說日本全新一代潛艇還計劃用燃料電池AIP系統取代現有潛艇的斯特林發動機。德國214潛艇燃料電池AIP系統的電池功率為300KW。已經可以保障潛艇在水下以4-6節速度航行21天以上,相當於普通鉛酸電池潛艇的10倍。
近日,在上海舉行的第二十屆中國國際海事大會暨展覽會之上,中國船舶712研究院(下列簡稱712研究院)釋出了首個具有自主智慧財產權的500kw船舶燃料電池系統解決方案。據悉,712研究所研製的船用氫燃料電池系統具有能量轉換效率高、振動噪聲小、零排放、無汙染等優點,是未來發展高技術船舶的理想動力能源裝置。
712研究院作為中國船舶重工集團氫能及燃料電池系統領域的核心研究單位,長期專注於燃料電池在船舶、全新能源汽車、分散式發電等領域的應用,堅持自主開發,積累了綜合技術高安全性儲氫和燃料電池的基礎之上,開發了多種燃料電池產品,並在行業潛力方面處於領先地位。中國的大功率燃料電池AIP系統已可以順利裝備到潛艇上了,再配以大容量鋰電池,潛航的距離和速度將遠遠超越現有潛艇。