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近日，美國媒體報道稱，來自美國陸軍作戰能力發展司令部地面車輛系統中心（GVSC）和美國陸軍研究實驗室的科學家們繼續在研發新型氫燃料電池作戰車輛，包括坦克和步兵戰車。根據地面車輛系統中心的最新數據，美國陸軍正在探索和評估燃料電池發電技術，包括氫燃料電池技術及其支持設備，為未來美國陸軍地面車輛系統提供戰術優勢。不難看出，氫燃料電池未來將可能成為各類軍用作戰平臺的新“心臟”。
1、軍民兩用的新能源技術
氫燃料電池原理
氫燃料電池是使用氫元素制造能量的裝置。其基本原理是電解水的逆反應，把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極，把化學能直接轉化為電能。雖然被稱為“電池”，但與干電池、蓄電池這類儲能裝置相比，氫燃料電池嚴格地說是一種發電裝置，如同發電廠一樣。
在 20世紀60年代，氫燃料電池就已經成功地應用于航天領域，"阿波羅"飛船就曾安裝過。隨著技術的發展，目前氫燃料電池得到了更為廣泛的應用。例如作為新能源汽車技術路線之一，氫燃料電池汽車已經在全球范圍內引發了關注，包括通用、福特、豐田、奔馳、寶馬、克萊斯勒等大公司都開發研制成功了自己的氫燃料電池汽車。
德國212潛艇是燃料電池技術的先行者
在軍事領域，氫燃料電池也是新寵。如2002年3月德國制造的212 A型常規潛艇就采用了燃料電池和柴電動力聯合推進系統, 據報道該型潛艇的水中連續潛航就能達到2~3周。單靠燃料電池航行時,其航速可達8節;當以4.5節航速潛航時,該電池系統還可提供11 千瓦的生活用電,同時續航力可達2315 千米 ,潛航時間達278小時。
2、未來內燃機的有力競爭者
而此次的消息則預示氫燃料電池將會在地面機動作戰平臺上大放異彩。
相比于被廣泛使用傳統柴油機，
氫燃料電池具備很多優勢：
首先，氫燃料電池工作過程不涉及燃燒，因此無機械損耗及腐蝕，電池所產生的電能可以直接被用在推動車輛的車輪上，從而省略了機械傳動裝置。研究表明，燃料電池理論效率可達90%，實際效率約為40% ～ 60%，在常用工作范圍內明顯高于傳統柴油機。
其次，由于燃料電池機械運動部件較少，振動噪聲也較低。如 11 兆瓦大功率燃料電池發電系統的噪聲水平通常低于 55 分貝.可使得車輛行動噪聲有效降低，減少被敵方發現的幾率。同時，燃料電池自身的反應殘留物主要為水蒸氣，既無污染，也可減少車輛排氣熱輻射，有效提升整車隱蔽性。
第三，燃料電池發電系統對負荷變動的響應速度較快，對超過額定功率的過載承受性較好，在計算機的幫助下還可以對不同的車輪實施不同的功率輸出，利于克服不同的地形，如橫向泊車、原地90°~180°轉向等都會變得輕而易舉。
第四，燃料適應性強，含有氫原子的物質均可用作燃料電池的燃料。除了水之外，現有的燃料如汽油、柴油、烷類氣體和天然氣都可以提取氫氣，還能大減少對石油的依賴。
“全電戰車”是地面作戰平臺的主要發展趨勢之一
在2016年，美國雪佛蘭公司就已經發布了其全新的軍用燃料電池車。該燃料電池車由美國通用汽車公司與美國陸軍坦克車輛研發工程中心基于“科羅拉多”皮卡合作研發，名為“科羅拉多ZH2”。而隨著“全電戰車”概念不斷得到各國軍方的認可，氫燃料電池的應用前景將會非常廣闊。不過也應看到的是，氫燃料電池也存在自身的缺陷，如其催化劑主要使用價格昂貴的鉑金，成本很高；另外基礎設施配套不完善、制氫能耗較高等問題也制約著該產業發展。因此氫燃料電池要想大規模替換內燃機仍需時日。
氫燃料電池是使用氫元素制造能量的裝置。其基本原理是把氫和氧分別供給陽極和陰極，氫通過陽極向外擴散和電解質發生反應后，放出電子通過外部的負載到達陰極，把化學能直接轉化為電能。由于效率高、噪聲低、振動小、工作時無污染，氫燃料電池在未來的各種作戰平臺上有著廣泛的應用前景。
作者 | 蘭順正
