信息化條件下的高技術(shù)戰(zhàn)爭邦马，士兵除攜帶武器彈藥外眼虱，還將配備頭盔顯示器脑溢、激光測距儀僵朗、衛(wèi)星定位終端以及高性能作戰(zhàn)計算機(jī)等，這些設(shè)備每時每刻都需要充足的電量供應(yīng)屑彻。美國陸軍曾預(yù)測验庙，未來單兵裝備的平均耗電功率將達(dá)到100瓦，傳統(tǒng)的干電池社牲、蓄電池等早已“不堪重負(fù)”粪薛。

日前，在美國能源部耗資3400萬美元資助的科技創(chuàng)新項目中膳沽，就包括4個與燃料電池高度相關(guān)的項目汗菜。連寶馬等汽車公司都在躍躍欲試，將在2020年后正式發(fā)行搭載燃料電池的汽車挑社。

燃料電池是一種直接把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置陨界，不僅不需要反復(fù)充電，還更加清潔高效痛阻。事實上菌瘪，燃料電池正在成為軍用電源領(lǐng)域的“明日之星”，將在未來戰(zhàn)場發(fā)揮重要作用音拢。

隨身攜帶的“發(fā)電廠”

打贏未來信息化戰(zhàn)爭莱芥，需要高效可靠的“能量源”。近年來丈蛇，信息化戰(zhàn)場上競相涌現(xiàn)的先進(jìn)武器裝備娩证，對戰(zhàn)場電力供應(yīng)提出了新的更高要求阁巨。以美國為首的西方國家尤其重視燃料電池技術(shù)發(fā)展，從為單兵裝備供電隐睹，到電推動軍用卡車岸寿，更甚至是驅(qū)動無人航潛器和無人機(jī)，處處可見燃料電池的身影鹿脯。

說起燃料電池中的“燃料”践斟，當(dāng)然不同于生活中常見的煤、油抵师、天然氣等傳統(tǒng)燃料顶赎。我們都知道，讓強(qiáng)大的電流從水中經(jīng)過坤学，水便會分解為氫和氧疯坤。燃料電池的原理正好與此過程相反，是通過特殊裝置使氫和氧作為“燃料”發(fā)生反應(yīng)深浮，最終產(chǎn)生電能贴膘。因此，與干電池略号、蓄電池等儲能裝置在需要時才把儲存的電能釋放出來不同，燃料電池更像是一座把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的“發(fā)電廠”洋闽。這也難怪燃料電池被認(rèn)為是繼水力發(fā)電玄柠、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。

對于燃料電池而言诫舅，只要含有氫原子的物質(zhì)就可以作為燃料羽利。這就大大增加了“燃料”的來源范圍，使燃料電池成為軍用電源裝備領(lǐng)域的“紅人”刊懈。燃料電池投入軍事應(yīng)用这弧，還有許多“先天性優(yōu)勢”。燃料電池在使用時能量轉(zhuǎn)換效率高虚汛、系統(tǒng)反應(yīng)快匾浪、運行可靠性強(qiáng)、維護(hù)方便珊辛。與其他電池相比蚜烹，燃料電池的發(fā)電效率可以達(dá)到85%-90%。由于燃料電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相對簡單障渡，工作時噪聲很低报案，散熱量和紅外輻射較少。

近年來篙袄，包括美國國防部抚揖、美國陸軍研究實驗室簿翔、美國海軍研究實驗室等，都高度重視并全程參與了燃料電池的研發(fā)過程瓢宝。從制訂研制計劃牺会、明確技術(shù)指標(biāo)，到研制后續(xù)環(huán)節(jié)安排部隊進(jìn)行試驗捂臣，再到相關(guān)產(chǎn)品投入戰(zhàn)場進(jìn)行實戰(zhàn)檢驗铃挠，燃料電池的研制都離不開美國軍方的傾力支持。美國很多燃料電池產(chǎn)品的研發(fā)經(jīng)歷十幾年時間堡掏，也與美國軍方堅持將最新技術(shù)加以應(yīng)用的決心不無關(guān)聯(lián)应结。

“上天下海”無所不能

未來的燃料電池泉唁，將越來越輕型便攜鹅龄，并朝著移動式電池供電系統(tǒng)方向加速發(fā)展，必將成為信息化戰(zhàn)場當(dāng)之無愧的“能量源”亭畜。

燃料電池除可作為海面艦艇的輔助動力源外扮休，還能為無人潛航器和潛艇提供驅(qū)動動力。美國海軍已經(jīng)完成了用作船用電網(wǎng)和推進(jìn)系統(tǒng)的燃料電池系統(tǒng)研發(fā)拴鸵，目前正逐步嘗試將燃料電池用于驅(qū)逐艦玷坠。早在2005年，德國就試航了第一艘現(xiàn)代化的燃料電池潛艇劲藐。2016年獲得澳大利亞海軍潛艇項目大單的“梭魚”級潛艇八堡，也裝備了由法國研制的燃料電池系統(tǒng)。2017年聘芜，美國國防部批準(zhǔn)600萬美元經(jīng)費兄渺，專門用于研發(fā)無人潛航器的靜音推進(jìn)系統(tǒng)，或?qū)⒉捎糜擅绹戃娧芯繉嶒炇已兄频娜剂想姵毓╇娡七M(jìn)系統(tǒng)磁揽。此外寝典，美國海軍研究實驗室還與通用汽車公司合作，正在致力于將車用燃料電池移植到下一代無人潛航器中伺亭，以大力提升無人潛航器的航程和持久力缅坯。

燃料電池也將助力飛行器展翅高飛。現(xiàn)有的無人機(jī)電池主要為鋰離子電池藐捉，供電缺口較大铭歪，尤其需要研制供電時間更長、更安全可靠的供電系統(tǒng)氛玛。加拿大巴拉德公司為美軍戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)研制了氫燃料電池搀薛，具有適應(yīng)能力強(qiáng)、安全可靠、重量輕等特點稻填，目前已經(jīng)在洛克希德·馬丁公司的系列產(chǎn)品中得到應(yīng)用字钓。美國國家航空航天局研制的使用燃料電池推進(jìn)的太陽能無人機(jī)，一度創(chuàng)造出3.2萬米的世界飛行高度紀(jì)錄恰壁。目前姊象，美國國防部正致力于使用燃料電池動力裝置的長航時無人機(jī)項目，將盡快裝備美軍各軍兵種晓褪。

早在20世紀(jì)60年代堵漱，由于載人航天器對特殊性能電池的迫切需求，美國曾研制出氫燃料電池涣仿。此后往返于太空和地球之間的“阿波羅”系列飛船勤庐，就專門安裝這種體積小、容量大的供電系統(tǒng)好港。此外愉镰，美國通用汽車公司也在持續(xù)挖掘燃料電池在陸上軍事應(yīng)用中的潛力，已經(jīng)推出使用氫燃料電池的“通用靜音多功能電動平臺”計劃钧汹。該平臺理論續(xù)航里程超過460千米丈探，越野能力較強(qiáng)，還具備運送集裝箱拔莱、作戰(zhàn)方艙和醫(yī)療方艙等能力碗降。

戰(zhàn)場應(yīng)用駛?cè)搿翱燔嚨馈?/p>

隨著戰(zhàn)場軍用電源系統(tǒng)要求的不斷提升，燃料電池不僅為各類武器裝備提供了強(qiáng)勁的供電能力塘秦、低熱輻射和電磁輻射的使用環(huán)境遗锣，還具有高效、清潔湾蝙、經(jīng)濟(jì)以及安全等優(yōu)點，正逐步打開軍事領(lǐng)域應(yīng)用的大門螃妨。

現(xiàn)有的單兵可穿戴系統(tǒng)惰绘，士兵們背負(fù)的作戰(zhàn)裝備往往令人不堪重負(fù)。美國陸軍目前正在嘗試使用燃料電池取代傳統(tǒng)鋰離子電池耐叽，將減少約50%的負(fù)荷蟀蛆。美國陸軍通信與電子研發(fā)和工程中心，同通用汽車公司合作录抖，已經(jīng)推出了一款用于單兵可穿戴設(shè)備的新型氫燃料電池系統(tǒng)男沛。美軍目前裝備的軍用燃料電池，尺寸與傳統(tǒng)的一次性小型電池相同两候，輸出的電流量卻提高了1倍滞泣。韓國三星公司研發(fā)的單兵燃料電池系統(tǒng)，一次產(chǎn)生的電量高達(dá)1.8千瓦時，可滿足士兵連續(xù)執(zhí)行72小時任務(wù)需求奋屠。德國SFC公司研制的燃料電池系統(tǒng)橄霉，已經(jīng)交付英國、挪威邑蒋、比利時和荷蘭等多國軍隊使用姓蜂。

燃料電池系統(tǒng)的出現(xiàn)，對武器裝備性能的提升也大有裨益医吊。美軍在燃料電池研發(fā)過程中遵循的“先易后難钱慢、先小后大”原則，不僅推動了燃料電池從單兵裝備和野戰(zhàn)攜行電源卿堂，到無人機(jī)束莫、無人潛航器以及作戰(zhàn)車輛動力系統(tǒng)的升級，也在逐步積累技術(shù)和經(jīng)驗的過程中御吞，為今后裝備燃料電池武器裝備性能的提升奠定了基礎(chǔ)麦箍。野戰(zhàn)條件下夜間作戰(zhàn)時，對武器裝備的隱蔽性要求極高陶珠，普通車輛發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的熱能會直接暴露于紅外夜視儀中挟裂。對此，美國陸軍與通用汽車公司聯(lián)合研制出使用氫燃料電池驅(qū)動的輕型作戰(zhàn)卡車揍诽，噪聲水平明顯降低诀蓉，熱能排放也非常少，極大地提高了戰(zhàn)場生存能力竖枚。由于燃料電池反應(yīng)后副產(chǎn)物是水劝讯，該型作戰(zhàn)卡車還能為士兵進(jìn)行戰(zhàn)場供水。

目前路棍，阻礙燃料電池實用化的主要問題持乌，在于燃料電池的環(huán)境適用性、使用壽命和經(jīng)濟(jì)成本攀叼。近年來硫搏，盡管燃料電池的使用壽命有所提升，但絕大多數(shù)僅維持在2200小時左右要嘿，與實用化5000小時的目標(biāo)壽命還有不小差距涝调。同時，燃料電池的生產(chǎn)和使用成本比較高或腔，人們試圖通過使用廉價替代材料臭器、改進(jìn)制備工藝、加速批量化生產(chǎn)等方式蔚便，使燃料電池的軍事應(yīng)用走上“快車道”毙玻。

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