燃料电池用于坦克装甲车辆动力装置的发展前景及现存主要问题

伍赛特

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燃料电池在汽车动力装置领域的技术研究于近年来已取得了显著成果，但其在装甲车辆领域的应用依然处于旭日东升、初露锋芒的起步阶段。介绍了燃料电池在装甲车辆动力装置领域的相关应用，重点对其性能特点、未来发展前景及当前面临的主要技术问题进行了分析研究。

1 燃料电池发展概述

燃料电池的技术发展可以追溯到19世纪，而近年来随着科学技术的不断发展，针对燃料电池开展的相关研究更是风靡一时。

早在20世纪60年代，燃料电池即已应用于航天领域，而时至今日，目前基于燃料电池而开展的研究工作多扎根于汽车动力装置领域，该领域技术水平的提升亦是有目共睹。但即便如此，国内燃料电池汽车目前依然处于研发试验阶段，并未实现大规模商业化投产。

不同于蓄电池等传统储能元件，燃料电池更多被视为一类电化学发电装置。近年来，基于燃料电池技术发展的相关领域可谓备受关注，尽管其技术水平还不十分成熟，但是美国、日本、法国和德国等国非常重视燃料电池在装甲车辆领域的应用，相继启动了研发计划，以促进该领域燃料电池技术的飞速发展。

2 燃料电池在坦克装甲车辆动力装置领域的应用现状

美国坦克-机动车辆研发与工程中心在2002年12月启动车辆用燃料电池技术相关投资计划。并由昆腾公司为美国陆军研发出首辆采用氢燃料电池的轻型越野车，该车被命名为“侵略者”。“侵略者”氢燃料电池车采用混合动力驱动方式，使用10 kW燃料电池和电动机。车辆行驶安静，最高速度达到130 km /h，0～65 km /h的加速时间仅为4 s。

德国耗资5亿欧元，为车辆、固定和便携式设备领域应用氢气和燃料电池提供补助资金，并在2006年底制订了专用市场燃料电池开发计划。

固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）和直接甲醇燃料电池（DMFC）等都可用作装甲车辆的辅机电站，其中质子交换膜燃料电池更适于用作装甲车辆的主要动力装置。

目前采用燃料电池为辅机电站的典型车辆主要包括美国的“布雷德利”战车、以5 kW PEMFC为辅机电站的运输车和以2 kW PEMFC为辅机电站的轻型装甲车等。其中，美国“布雷德利”M2A3战车采用了带整体式JP -8燃油重整装置的5 kW固体氧化物燃料电池。

以燃料电池作为主动力源的装甲车辆依然处于试验研发阶段，早期国外仅有少数军用车辆以燃料电池作为主动力源，如美国“攻击者”越野车、GMT 800卡车和加拿大轻型装甲侦察车。

2016年，美陆军坦克-机动车辆研发与工程中心和通用汽车公司共同研制出了ZH2氢燃料电池样车，并于2017年进行了相关测试。根据通用汽车公司方面介绍，这辆名为雪佛兰“科罗拉多”ZH2的氢燃料电池动力卡车是在加长型皮卡车的基础上改造的。

图1  雪佛兰“科罗拉多”ZH2

图2  雪佛兰“科罗拉多”ZH2

图3  雪佛兰“科罗拉多”ZH2

图4  雪佛兰“科罗拉多”ZH2

该车型高逾6.5 ft（约198 cm），宽逾7 ft（约213 cm）。除了内外加固之外，还采用直径37 in（约94 cm）的轮胎和经过特殊改造的悬挂系统，适合在各种地形上行驶，越野性能极佳。由于使用氢燃料电池，该车型运行更安静，热信号低，难以被敌人的热传感器感知，具有隐身功能。氢燃料电池在工作过程中还可产生水。另外，由于车辆配有电力输出设备，车上燃料电池还可以为远离车辆的军事活动提供必备的电力。