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新型能源技術(shù)對(duì)未來(lái)裝備發(fā)展的影響

2019-10-08 01:02中國(guó)船舶重工集團(tuán)有限公司第七一四研究所
關(guān)鍵詞:燃料電池柔性電源

中國(guó)船舶重工集團(tuán)有限公司第七一四研究所

馬曉晨 方 楠 張 旭

近年來(lái),高比能可充電電池、太陽(yáng)能電池、柔性電源、燃料電池及其他新能源技術(shù)飛速發(fā)展,甚至呈現(xiàn)出爆發(fā)式發(fā)展的態(tài)勢(shì)。這些動(dòng)力與能源技術(shù)具有高度的軍民兩用性和軍種通用性,其快速進(jìn)步將帶來(lái)裝備形態(tài)、使用方式、部署模式的改變。主要體現(xiàn)在:高比能電池、小型便攜式電源、能量回收技術(shù)有望打造能長(zhǎng)期獨(dú)立作戰(zhàn)的超級(jí)士兵系統(tǒng);燃料電池技術(shù)通用性強(qiáng),可用于潛艇、戰(zhàn)車(chē)及各種無(wú)人平臺(tái);無(wú)人干預(yù)充電尤其是無(wú)線(xiàn)充電技術(shù),將大幅提升作戰(zhàn)無(wú)人平臺(tái)的作戰(zhàn)半徑;太陽(yáng)能、波浪能、海洋溫差能、微生物燃料電池等新能源技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守傳感器的無(wú)限續(xù)航力。典型新能源技術(shù)及應(yīng)用情況如圖1所示。

一、打造能長(zhǎng)期獨(dú)立作戰(zhàn)的超級(jí)士兵系統(tǒng)

單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)是一類(lèi)集成化的可穿戴士兵裝備,包括頭盔、作戰(zhàn)服、電源、生命維持系統(tǒng)、通信及火控系統(tǒng)、先進(jìn)武器等。未來(lái)新一代的單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)將裝備功能更加完善的情報(bào)、監(jiān)視、偵察設(shè)備,具備更快的通信、敵我識(shí)別等數(shù)據(jù)交互能力,使士兵能操控?zé)o人車(chē)和無(wú)人機(jī);同時(shí),該系統(tǒng)還收集士兵的心率、呼吸頻率、血壓、體溫等健康狀態(tài)數(shù)據(jù),并能過(guò)濾空氣和水,實(shí)現(xiàn)人體保暖和降溫,為士兵提供必要的生命支持。美國(guó)國(guó)防部設(shè)想的未來(lái)士兵系統(tǒng)的頭盔將具備抬頭顯示、綜合通信、空氣過(guò)濾、夜視、光學(xué)偵察等功能;智能作戰(zhàn)服(如美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)研發(fā)的“勇士織衣”)質(zhì)量輕、柔韌性好,能通過(guò)小型傳感器、功能結(jié)構(gòu)件和致動(dòng)器將負(fù)重分布于士兵全身,減輕負(fù)重對(duì)士兵關(guān)節(jié)的損傷,同時(shí)具備生物傳感、實(shí)時(shí)健康檢測(cè)、自主醫(yī)藥輔助等功能。

圖1 典型新能源技術(shù)及應(yīng)用情況

這種新一代單兵作戰(zhàn)系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)士兵裝備系統(tǒng)的電源提出了更高的需求:一是要發(fā)展更高比能、更高比功的電源,包括一次電池、可充電電池、超級(jí)電容器,支持下一代武器、傳感器、雷達(dá)和外骨骼的用電需求,同時(shí)延長(zhǎng)戰(zhàn)術(shù)任務(wù)時(shí)間,減輕士兵系統(tǒng)的電源負(fù)重;二是發(fā)展小型便攜式電源,包括小型燃料電池、便攜式發(fā)電機(jī)、高效太陽(yáng)能電池板,能利用戰(zhàn)術(shù)燃料發(fā)電,提高遠(yuǎn)征作戰(zhàn)的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電能力,增強(qiáng)戰(zhàn)術(shù)作戰(zhàn)的自主性,減少對(duì)能源補(bǔ)給的需求;三是發(fā)展能量回收系統(tǒng),回收士兵運(yùn)動(dòng)時(shí)膝蓋、關(guān)節(jié)、肩膀等處的動(dòng)能,回收運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的靜電力和壓力并進(jìn)行發(fā)電,最大限度地降低能量損耗。

未來(lái)士兵作戰(zhàn)服可由拉伸發(fā)電的紗線(xiàn)混紡而成,肩部、胸部可集成柔性光伏電池,腹部可裝備多組輕量化高比能電池,大腿部裝備小型燃料電池,并攜帶適量戰(zhàn)術(shù)燃料,膝蓋、關(guān)節(jié)、肩膀等還可裝備動(dòng)能回收系統(tǒng),手套、背心前部可粘貼拉伸發(fā)電電容器貼片,由配電模塊向作戰(zhàn)服各處分配電能并監(jiān)控用電、供電情況,形成未來(lái)士兵作戰(zhàn)服的電源系統(tǒng)。士兵系統(tǒng)的電源正在從單電池發(fā)展為包含柔性電源、便攜式自發(fā)電、柔性人體能量回收的綜合能源系統(tǒng),趨勢(shì)是更薄、更輕、更柔軟。這些士兵系統(tǒng)的電源能夠有效延長(zhǎng)士兵所攜帶傳感器、電子設(shè)備、通信系統(tǒng)的續(xù)航力,能夠支持新一代武器、傳感器、外骨骼,提高干擾環(huán)境下的目標(biāo)命中率,增強(qiáng)狀態(tài)感知、多模式通信、毀傷目標(biāo)的能力,還能在必要時(shí)為攜帶的小型無(wú)人機(jī)、無(wú)人車(chē)充電,提高無(wú)人平臺(tái)的航程和續(xù)航時(shí)間。

(一)高比能蓄電池

高比能蓄電池是支持下一代士兵高性能武器裝備的重要手段,現(xiàn)有鋰離子電池的正極主要為磷酸鋰鐵、錳酸鋰、三元材料,負(fù)極為石墨類(lèi)材料,電池比能約為100~200W·h/kg。美國(guó)陸軍要求未來(lái)士兵系統(tǒng)的電源比能達(dá)到600~800W·h/kg,是目前的4~6倍。提高鋰電池比能的思路主要有3條:一是優(yōu)化正極配方,主要是調(diào)節(jié)正極中的Ni、Co、Mn、Al等元素配比,在保證安全性(主要是熱穩(wěn)定性和循環(huán)特性)的前提下逐步提高比能,這種漸進(jìn)式發(fā)展思路預(yù)計(jì)可將電池比能提高至300W·h/kg。二是優(yōu)化負(fù)極結(jié)構(gòu),重點(diǎn)是研發(fā)理論比容量為石墨10倍的硅負(fù)極,核心是通過(guò)包覆、嵌入和摻雜等手段,構(gòu)建納米硅碳復(fù)合材料、硅氧復(fù)合材料等,解決硅負(fù)極在充放電過(guò)程中體積膨脹嚴(yán)重的問(wèn)題。三是研發(fā)理論比能為鋰離子電池6~12倍的鋰金屬負(fù)極電池,包括鋰硫電池和鋰空氣電池,但這種電池存在嚴(yán)重的金屬鋰枝晶問(wèn)題,難以充放電,目前仍需通過(guò)硫元素封裝、改進(jìn)固體電解質(zhì)、界面工程等方法進(jìn)行改進(jìn),不過(guò)其仍是未來(lái)電源的重要備選方案。美國(guó)陸軍分析認(rèn)為,對(duì)于一項(xiàng)72h的士兵作戰(zhàn)任務(wù),硅負(fù)極鋰離子電池可將電池質(zhì)量降低至70%,鋰硫電池可降低至30%,鋰空氣電池可降低至15%。

(二)柔性可拉伸電源

柔性可拉伸電源主要包括柔性鋰離子電池、柔性超級(jí)電容器和柔性太陽(yáng)能電池。柔性可拉伸電源能跟隨人體動(dòng)作變形,有望將其通過(guò)紗線(xiàn)混紡或貼片粘貼,制成可發(fā)電、可儲(chǔ)能的士兵服裝。

柔性鋰離子電池可使用紙狀、多孔、纖維、波浪等電極結(jié)構(gòu)。紙狀柔性電池是將電極材料獨(dú)立成膜或涂覆在柔性紙狀基底上,可制成電池貼片,如圖2所示;多孔柔性電池是在柔性多孔框架上沉積電極材料,可用作服裝中的填充物;纖維柔性電池可在棉質(zhì)、聚酯質(zhì)纖維上涂覆電極材料,或在多壁碳納米管上添加電極材料后滾成纖維,再纏繞至彈性材料上或自行盤(pán)繞成彈簧狀纖維結(jié)構(gòu);波浪柔性電池是在預(yù)應(yīng)變彈性基板上沉積電極材料,隨后釋放應(yīng)變,構(gòu)成波浪形的可拉伸電極,也可用作電池貼片。柔性超級(jí)電容器可使用一維的纖維狀結(jié)構(gòu),將電極捻在一起或逐層組裝制成纖維,通過(guò)編織混紡制成服裝,還可通過(guò)印刷、折疊等方式制造二維柔性超級(jí)電容器,貼附在皮膚、塑料、織物等表面。目前,柔性超級(jí)電容器的比電容一般為毫法/厘米2量級(jí),比功約為毫瓦/厘米2量級(jí),比能約為微瓦時(shí)/厘米2量級(jí),功率較低,可為L(zhǎng)ED燈、二極管、低功率人體傳感器等供電。有機(jī)聚合物太陽(yáng)能電池是一種柔性電源,能制成薄膜縫在衣服上,如圖3所示。這種太陽(yáng)能電池一般使用共軛聚合物供體和富勒烯衍生物受體,拉伸率可超過(guò)50%,光電轉(zhuǎn)換效率最高約為12%;還可制成多節(jié)有機(jī)太陽(yáng)能電池,吸收不同波段的光,效率有望達(dá)到18%。

圖2 使用CNT柔性電極的紙狀鋰離子電池

圖3 纖維超級(jí)電容器編織到織物中

(三)小型便攜式電源

小型便攜式電源包括燃料電池和高效率太陽(yáng)能電池板,便攜式燃料電池正在從乙醇、甲醇重整逐步過(guò)渡至燃油重整或直接電子轉(zhuǎn)移制氫發(fā)電,能量密度不斷提高。美國(guó)Atrex已經(jīng)研發(fā)出使用JP8無(wú)硫燃油的燃料電池,功率為1.5kW,效率達(dá)到40%。使用高效率太陽(yáng)能電池板也是提高士兵系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電能力的重要手段。美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室的研究結(jié)果表明,目前太陽(yáng)能電池的效率最高達(dá)到46%(四結(jié)、聚光),而傳統(tǒng)硅電池的效率已經(jīng)基本達(dá)到瓶頸。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池作為一種新型方案,制造成本低,從2009年發(fā)展至今實(shí)際效率已從3.8%增加至24.2%,鈣鈦礦–硅混合電池的效率更是高達(dá)28%,超過(guò)硅電池水平(聚光單晶硅電池效率為27.6%)。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是一種極有潛力的太陽(yáng)能電池,除可用作士兵系統(tǒng)攜帶的太陽(yáng)能電池板外,還能制成半透明薄膜,用于戰(zhàn)車(chē)玻璃涂層。而使用小型便攜式電源可提高遠(yuǎn)征作戰(zhàn)的現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電能力。

(四)人體能量回收系統(tǒng)

目前士兵裝備的人體能量回收系統(tǒng)一般采用機(jī)電系統(tǒng),裝備在腿部及關(guān)節(jié)處。除了這些復(fù)雜、笨重的機(jī)械式能量回收系統(tǒng)外,還可采用摩擦納米發(fā)電機(jī)、溫差發(fā)電熱電池、壓電納米發(fā)電機(jī)等,甚至構(gòu)建綜合能量回收體系,來(lái)回收關(guān)節(jié)彎曲、穿衣、步行、呼吸等低頻活動(dòng)的動(dòng)能,用以驅(qū)動(dòng)人體生理信號(hào)傳感器、LED顯示器等低功耗小型電子設(shè)備。近年來(lái),人體能量回收系統(tǒng)正在從笨重的機(jī)電系統(tǒng)發(fā)展為可紡織的柔性紗線(xiàn)或貼片。

柔性摩擦納米發(fā)電機(jī)(TENG)利用兩種不同的聚合物/金屬材料接觸時(shí)的摩擦發(fā)電,可制成薄膜貼片或纖維織物。典型的柔性聚合物摩擦納米發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生約3V的電壓,功率密度達(dá)1W/m2。利用彈性體電極和水凝膠電介質(zhì),還能制成可拉伸10倍的摩擦納米發(fā)電機(jī)。使用3D打印圖案化的聚乳酸–石墨烯–特氟龍薄膜,通過(guò)簡(jiǎn)單的拍手動(dòng)作,就能將發(fā)電電壓提高至3kV,可用于3m范圍內(nèi)的無(wú)線(xiàn)充電。熱電池利用人體與環(huán)境的溫差發(fā)電,可利用太陽(yáng)能吸收器將溫差擴(kuò)大到20℃,已經(jīng)能產(chǎn)生約0.05~0.7V、0.3~4.4μW的電能。柔性壓電納米發(fā)電機(jī)(PENG)通過(guò)在外力下破壞晶體結(jié)構(gòu)的中心對(duì)稱(chēng)性,形成壓電勢(shì),但目前功率較低,約為1mW/m2,輸出電壓約為1~3V,可通過(guò)平行或縱向排列大量納米線(xiàn)來(lái)增大功率。

二、燃料電池技術(shù)通用性強(qiáng)

燃料電池是將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置,一般以氫氣為燃料,與空氣或氧氣發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),理論發(fā)電效率可達(dá)60%。其中,質(zhì)子交換膜燃料電池由于運(yùn)行溫度低、啟動(dòng)速度快,故常用于常規(guī)潛艇、戰(zhàn)車(chē)、車(chē)輛和無(wú)人平臺(tái)等。燃料電池技術(shù)的通用性很強(qiáng),改變單電池和堆棧數(shù)量就可研發(fā)出不同功率的動(dòng)力系統(tǒng)。30~100kW的系統(tǒng)可用于潛艇或戰(zhàn)車(chē),0.5~40kW的系統(tǒng)可用于不同規(guī)格的無(wú)人機(jī)和無(wú)人潛航器。

(一)燃料電池已成為主流的常規(guī)潛艇AIP技術(shù)

德國(guó)的212型/ 214型潛艇、俄羅斯第五代常規(guī)艇、西班牙S80潛艇、法國(guó)“短鰭梭魚(yú)”型潛艇均已使用或確定使用燃料電池+柴油機(jī)動(dòng)力形式。此外,日本防衛(wèi)省也在研發(fā)潛艇燃料電池動(dòng)力系統(tǒng),很可能用于下一代潛艇。由于高壓氫氣的儲(chǔ)存條件苛刻、金屬氫化物儲(chǔ)氫密度低,國(guó)外海軍正在研發(fā)利用甲醇、乙醇、燃油為原料重整制氫的技術(shù)。目前,俄羅斯正在為第五代常規(guī)潛艇試驗(yàn)燃油重整制氫技術(shù),法國(guó)“短鰭梭魚(yú)”型潛艇也將提供燃油重整制氫方案。

(二)車(chē)用燃料電池在軍、民領(lǐng)域都有應(yīng)用

研究人員對(duì)車(chē)用燃料電池已經(jīng)開(kāi)展了多年的研究,商用燃料電池車(chē)已經(jīng)開(kāi)始銷(xiāo)售,作戰(zhàn)車(chē)輛也已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用燃料電池。美國(guó)通用汽車(chē)公司和陸軍裝備司令部坦克機(jī)動(dòng)車(chē)輛研發(fā)與工程中心(TARDEC)聯(lián)合研發(fā)了雪佛蘭科羅拉多ZH2燃料電池汽車(chē),發(fā)電功率為92kW,用于夏威夷軍事基地。燃料電池除可用于驅(qū)動(dòng)車(chē)輛外,還可用于制備淡水和為小型無(wú)人系統(tǒng)充電,而無(wú)需額外攜帶發(fā)電機(jī)。

(三)燃料電池有望成為中小型無(wú)人潛航器的重要?jiǎng)恿π问?/h3>

普通氫氧燃料電池需要攜帶儲(chǔ)氫罐和儲(chǔ)氧罐,系統(tǒng)較為復(fù)雜,并不適用于中小型無(wú)人潛航器。目前,國(guó)外較為看好的一種無(wú)人潛航器用燃料電池方案是鋁水燃料電池,使用鋁合金與海水反應(yīng)制備氫氣和氧氣,無(wú)需攜帶笨重的儲(chǔ)氫罐和儲(chǔ)氧罐。此前,鋁水燃料電池因易形成鈍化層、反應(yīng)緩慢不被看好,近期,美國(guó)麻省理工學(xué)院、美國(guó)通用原子公司等相繼提出了多種破壞鈍化層、維持反應(yīng)持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行的方案,加速了鋁水燃料電池的實(shí)用化進(jìn)程。美國(guó)激流公司已經(jīng)為其微型無(wú)人潛航器換裝了鋁水燃料電池,續(xù)航時(shí)間從裝備鋰離子電池的48h提高到400h。

(四)氫氧燃料電池可用于中小型無(wú)人機(jī)

美軍分析認(rèn)為,燃料電池適用于最大起飛質(zhì)量不超過(guò)25kg的中小型無(wú)人機(jī),可提高無(wú)人機(jī)續(xù)航力。美海軍研究實(shí)驗(yàn)室的“離子虎”無(wú)人機(jī)上使用了550W的燃料電池,續(xù)航力為26h,將30MPa儲(chǔ)氫罐換裝液氫后,續(xù)航力可達(dá)到48h,而使用同等質(zhì)量的蓄電池的續(xù)航力僅為4h。

三、通過(guò)無(wú)人干預(yù)充電擴(kuò)大無(wú)人平臺(tái)的作戰(zhàn)半徑

從動(dòng)力和能源角度看,擴(kuò)大無(wú)人平臺(tái)作戰(zhàn)半徑的主要方式有兩種:一是持續(xù)發(fā)展高比能、大容量的蓄電池,但受電池工業(yè)整體發(fā)展水平限制,短期內(nèi)蓄電池的比能難以大幅提高;二是在無(wú)人平臺(tái)執(zhí)行任務(wù)的間隙進(jìn)行無(wú)人干預(yù)充電,減少布放和回收頻次。目前,國(guó)外為無(wú)人潛航器和無(wú)人機(jī)都研發(fā)了無(wú)人干預(yù)的中繼充電系統(tǒng)。

(一)水下充電站

水下充電站可由燃料電池、水下核電站或其他海上新能源技術(shù)等供電,有望解決無(wú)人潛航器長(zhǎng)期部署和隱蔽作戰(zhàn)所面臨的后勤維護(hù)難題。水下充電站可在水下數(shù)百至數(shù)千米部署,為中小型無(wú)人潛航器充電的同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。

目前,美國(guó)的水下充電站能夠利用鋁水反應(yīng)結(jié)合燃料電池發(fā)電,通過(guò)濕式混合連接器與潛航器有線(xiàn)連接完成電力和數(shù)據(jù)傳輸,充電功率達(dá)到16kW。美國(guó)還研發(fā)了水下無(wú)線(xiàn)充電方案,例如,WFS公司的SeaTooth系列水下感應(yīng)式連接器,數(shù)據(jù)傳輸速率為2.4×103~1×108bit/s,充電功率最高為3kW,通過(guò)海水的最大傳輸距離為20cm,效率接近80%。俄羅斯還研發(fā)了水下核能充電站,可由09852特種任務(wù)潛艇搭載布放,熱功率為6MW、發(fā)電功率為1MW,為北極無(wú)人系統(tǒng)供電。

(二)可利用無(wú)人平臺(tái)或激光為無(wú)人機(jī)充電

無(wú)人機(jī)的無(wú)人干預(yù)充電一般有兩種方案:一是用無(wú)人車(chē)或無(wú)人水面艇搭載電池深入戰(zhàn)區(qū)為無(wú)人機(jī)充電;二是直接用激光遠(yuǎn)距離充電。日本enRoute公司就研發(fā)了一種利用無(wú)人車(chē)為無(wú)人機(jī)充電的系統(tǒng),利用微波波段向無(wú)人機(jī)充電,傳輸效率達(dá)到80%,充電時(shí)間約為60min。移動(dòng)目標(biāo)的遠(yuǎn)距離無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)較為困難,主要是由于充電線(xiàn)圈與被充電線(xiàn)圈間的相對(duì)位置和角度發(fā)生變化時(shí),充電功率和效率也會(huì)隨之改變。2017年,美國(guó)斯坦福大學(xué)首次實(shí)現(xiàn)在1m范圍內(nèi)的高效穩(wěn)定電力傳輸。DARPA正在驗(yàn)證用激光束為無(wú)人機(jī)遠(yuǎn)程充電的可行性,使無(wú)人機(jī)無(wú)需降落即可補(bǔ)充電能。美國(guó)海軍也在評(píng)估利用艦載激光為無(wú)人機(jī)充電的可行性。

四、使分布式無(wú)人值守傳感器具備理論的無(wú)線(xiàn)續(xù)航力

分布式無(wú)人值守傳感器一般用電池供電,電池的更換、充電也會(huì)帶來(lái)隱蔽性差、后勤維護(hù)成本高等問(wèn)題。例如,利用艦艇和艦員更換深海傳感器電池的費(fèi)用超過(guò)50萬(wàn)美元/個(gè)。新能源技術(shù)的發(fā)展使地面、水面、水下、海底的無(wú)人值守傳感器均有望實(shí)現(xiàn)無(wú)限續(xù)航力。

(一)地面?zhèn)鞲衅鞯氖走x電源之一就是太陽(yáng)能電池

除了常見(jiàn)的硅基太陽(yáng)能電池板外,還可使用鈣鈦礦太陽(yáng)能電池、染料敏化電池等新型薄膜電池,以及利用光合作用轉(zhuǎn)移電子的微生物太陽(yáng)能電池。英國(guó)帝國(guó)理工學(xué)院通過(guò)噴墨打印制造了藍(lán)藻太陽(yáng)能電池,能為小型數(shù)字時(shí)鐘或低功率LED燈供電。除太陽(yáng)能電池外,地面?zhèn)鞲衅鬟€可使用摩擦納米發(fā)電機(jī)等能量回收技術(shù),收集風(fēng)、振動(dòng)、波浪、雨滴的能量,支撐即時(shí)或短時(shí)間間歇式的無(wú)線(xiàn)信號(hào)發(fā)射。哈佛大學(xué)還利用碳納米管研制出一種能量回收紗線(xiàn),在拉伸或扭轉(zhuǎn)時(shí)就能發(fā)電,拉伸頻率為30次/s時(shí),可產(chǎn)生250W/kg的峰值功率。

(二)水面、水下傳感器可使用波浪能、海洋溫差能供電

目前,在全世界絕大多數(shù)的溫暖海洋和熱帶海洋,海平面的溫度(15~30℃)遠(yuǎn)高于500m深的海水溫度(4~7℃)。因此可利用表層和深層海水間的溫差進(jìn)行發(fā)電,有望將浮標(biāo)的續(xù)航力延長(zhǎng)至數(shù)年。此外,水面水下傳感器還可使用波浪能供電。美國(guó)潮汐能源技術(shù)公司已經(jīng)研發(fā)出功率為350W~15kW的波浪能浮標(biāo)發(fā)電系統(tǒng),浮標(biāo)部署深度為25~1000m。

(三)海底傳感器可使用微生物燃料電池發(fā)電

微生物燃料電池以海底微生物為陽(yáng)極、海水為陰極,利用微生物的呼吸作用,分解環(huán)境中的糖類(lèi)和其他養(yǎng)分,釋放能量形成電流。美國(guó)空間與海上作戰(zhàn)系統(tǒng)中心太平洋分部針對(duì)微生物燃料電池開(kāi)展了大量研究,提出了攪拌型電池提高比功。2016年11月,該機(jī)構(gòu)在海洋技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)議上提出,可在我國(guó)南海及周邊海域部署微生物傳感器供電的分布式傳感器網(wǎng)絡(luò),如圖4所示。

圖4 美國(guó)海軍空間與海上作戰(zhàn)系統(tǒng)中心太平洋分部設(shè)想的部署在我國(guó)南海的傳感器網(wǎng)絡(luò)(左圖)及微生物燃料電池供電的傳感器(右圖)

五、結(jié)束語(yǔ)

太陽(yáng)能、可充電電池、燃料電池、能量回收等新能源技術(shù)的發(fā)展,在引導(dǎo)民用消費(fèi)趨向的同時(shí),也正在對(duì)軍事裝備、戰(zhàn)場(chǎng)形態(tài)產(chǎn)生潛移默化的影響。建議在摸清國(guó)內(nèi)新能源技術(shù)發(fā)展水平的前提下,統(tǒng)籌考慮可能影響未來(lái)作戰(zhàn)的能源技術(shù),根據(jù)現(xiàn)有水平和軍事需求制定發(fā)展路線(xiàn)圖,并定期進(jìn)行更新、調(diào)整;設(shè)立能源專(zhuān)項(xiàng),構(gòu)建面向未來(lái)10~30年的作戰(zhàn)裝備發(fā)展通用化和特色化的能源技術(shù);重點(diǎn)針對(duì)理論上的“無(wú)限續(xù)航力”裝備,發(fā)展能自維持的可再生能源技術(shù),并探索長(zhǎng)期部署必需的裝備自清潔、防腐防污等技術(shù)。

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