【科普中國軍事科技】燃料電池會成為新一代坦克的動力核心嗎？

從坦克誕生之日起，其給人的感覺就是一只噴吐著黑煙、隆隆作響的“陸地怪獸”，而隨著技術(shù)的發(fā)展，電動坦克也逐漸成為了一些坦克設(shè)計師追求的目標。

獨具優(yōu)勢的電動坦克

其實在二戰(zhàn)期間，英國、美國和德國都研制過帶有電傳動裝置的坦克。如納粹德國研制的“鼠”式超重型坦克就采用了電傳動裝置。不過，此類坦克的動力來源還是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機，由內(nèi)燃機曲軸帶動發(fā)動機齒輪旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動機構(gòu)促使發(fā)電機轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，實際上是 “內(nèi)燃機+發(fā)電機”的形式，還不是真正意義上的純電動。

“鼠”式超重型坦克（圖片來源：百家號）

二戰(zhàn)過后至今，由于稀土材料（鑭、釤、釓等）、永磁電機技術(shù)以及電機整流技術(shù)的發(fā)展，電機的尺寸和體積已經(jīng)可以成倍地縮小，再加上以燃料電池為代表的電源技術(shù)的飛躍進步，電動汽車的研究已取得了顯著成果，而這也為大功率電機裝上坦克創(chuàng)造了必要的條件。
燃料電池是一種主要透過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應(yīng)，把燃料中的化學能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。最常見的燃料為氫，其他燃料來源來自于任何的能分解出氫氣的碳氫化合物，例如天然氣、醇、甲烷等。

而采用燃料電池來驅(qū)動作戰(zhàn)車輛將具備獨特的優(yōu)勢：首先燃料電池以化學反應(yīng)產(chǎn)生電流，整個過程幾乎沒有機械部件運動，非常安靜，不向外排高溫煙塵和氣體，可以提高坦克、裝甲車輛的隱蔽性，降低敵方發(fā)現(xiàn)概率，還能改善車輛內(nèi)部的工作環(huán)境。其次燃料電池發(fā)電的效率高，基本超過了50%，會有更充足的電力供應(yīng)，能夠更好的滿足各種裝備的電氣化需求。同時氫的來源相當廣泛，除了水之外，現(xiàn)有的燃料如汽油、柴油、烷類氣體和天然氣都可以提取氫氣，能大大減少對石油的依賴。另外相比傳統(tǒng)的動力系統(tǒng)，燃料電池動力系統(tǒng)質(zhì)量更低，有助于降低坦克的重量，而且電動機可以提供更高的扭矩和更好的加速性。

戰(zhàn)車驅(qū)動方式的新可能

現(xiàn)在一些國家已經(jīng)啟動了自己的電動坦克研發(fā)計劃。如在2016年，美陸軍坦克—機動車輛研發(fā)與工程中心和通用汽車公司共同研制出了ZH2氫燃料電池樣車，并于2017年進行了相關(guān)測試。根據(jù)通用汽車公司方面介紹這輛名為雪佛蘭“科羅拉多”ZH2的氫燃料電池動力卡車是在加長型皮卡車的基礎(chǔ)上改造的。該車型高逾6.5英尺，寬逾7英尺。除了內(nèi)外加固之外，還采用直徑37英寸的輪胎和經(jīng)過特殊改造的懸掛系統(tǒng)，適合在各種地形上行駛，越野性能極佳。由于使用氫燃料電池，該車型運行更安靜，熱信號低，難以被敵人的熱傳感器感知,氫燃料電池在工作過程中還可產(chǎn)生水。另外，由于車輛配有電力輸出設(shè)備，車上燃料電池還可以為遠離車輛的軍事活動提供必備的電力。

美國陸軍開發(fā)的氫燃料動力系統(tǒng)**（圖片來源：搜狐網(wǎng)）**

在2019年美國媒體報道稱，來自美國陸軍作戰(zhàn)能力發(fā)展司令部地面車輛系統(tǒng)中心（GVSC）和美國陸軍研究實驗室的科學家們繼續(xù)在研發(fā)新型氫燃料電池作戰(zhàn)車輛，包括坦克和步兵戰(zhàn)車。而同年英國國防部于也宣布，將投入320萬英鎊研發(fā)電動作戰(zhàn)車輛，并稱：“目前裝備的戰(zhàn)斗車輛很可能是最后一代使用化石燃料的戰(zhàn)車”。

不過，以現(xiàn)有的技術(shù)條件來看，全電動模式還有明顯短板。如蓄電池儲能效果不好，導致續(xù)航能力不足，同時如何高效的充電/換電也是一大難題。民用新能源汽車已經(jīng)投入市場多年，以上問題依舊沒有得到很好地解決，而作戰(zhàn)車輛面臨的情況更加復雜，在下一代高效蓄電池或者燃料電池出現(xiàn)前，全電動戰(zhàn)車的可靠性很成問題。相比之下，混合動力模式更為成熟可靠，實現(xiàn)難度更低，不過當前所做的相關(guān)技術(shù)研究，必將為未來電驅(qū)動坦克的真正問世鋪平道路。

作者簡介：蘭順正，專長為太空戰(zhàn)略、軍事戰(zhàn)略、以及國際關(guān)系的研究和理論寫作。在部隊服役期間，編輯出版了自己的第一本軍事理論著作《一個陸軍上士的國防隨想——有兵出塞》。在國際關(guān)系學院攻讀碩士學位期間，主攻太空戰(zhàn)略方向，現(xiàn)在時常在網(wǎng)絡(luò)媒體及軍事雜志發(fā)表相關(guān)文章，另外自己的第二本專著《鎮(zhèn)星定?！獦?gòu)建中國未來的太空軍事戰(zhàn)略》也已出版發(fā)行。

出品：科普中國軍事科技

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

作者：蘭順正（軍事科普作者）

科學審核：鵬鯤（資深軍事內(nèi)容編審）

策劃：張夢凡