潛艇在水下是如何供氧的呢？好像和教科書上講的不太一樣哦

潛艇在水下是如何供氧的呢？好像和教科書上講的不太一樣哦

潛指揮臺圍殼上的潛望鏡和空氣管

2.氧氣瓶供氧

氧氣瓶供氧應(yīng)該是大家最容易想到的供氧方式吧？潛艇的氧氣瓶供氧基本思路：是將空氣中的氧氣通過低溫高壓壓縮到高壓氣瓶，使用時通過減壓將氣體放出供潛艇人員使用。這個說起來就和潛水員用氧氣瓶供氧是一樣的道理。總體而言采用氧氣瓶供氧，具有作過程簡單，使用時不消耗艇上大量能源，且不會給艙室空氣帶來二次污染的優(yōu)點。但是存儲氧氣的氣瓶屬于高壓容器，潛艇航行在水下，環(huán)境比較復(fù)雜，特別是作戰(zhàn)過程中會受到劇烈的沖擊，這很容易使得高壓鋼瓶存在安全隱患，一旦爆裂將給潛艇帶來巨大的損害。此外，由于高壓氣瓶的體積限制，潛艇的需氧量增大時，狹小的潛艇艙室只能堆放有限的鋼瓶，因此，這種方法不適用大型的長航時潛艇使用。在實際中，現(xiàn)在的潛艇也常會攜帶部分氧氣瓶，只不過不作為主供氧設(shè)備，而是當潛艇在作戰(zhàn)中供氧系統(tǒng)受損后，作為應(yīng)急供氧向艙室供氣。

潛水員

3 .液氧供氧

液態(tài)氧就是液化后的氧氣。經(jīng)液化后的氧密度大約是常溫常壓下氣氧密度的 1 000 倍，因此同體積的貯罐可以攜帶更多的液氧。液氧在使用時需經(jīng)過氣化、減壓， 最后進行混合，釋放到艙室中供人員呼氣使用。總體而言采用液氧供氧，具有氧氣純度較高，對艙室不會產(chǎn)生二次污染，蓄氧量遠大于氣氧，其供氧方式和氣瓶供氧基本一樣，經(jīng)濟可靠并且作簡單的優(yōu)點。然而，液氧需要保存在 -183℃ 以下，這也對液氧保溫技術(shù)提出很高的要求。在這點上可能大家不是很好理解，舉個例子，LNG運輸船一直都被視為是船舶行業(yè)最難制造的船舶之一，就是因為液化的天然氣的存儲技術(shù)要求非常高，同理，液氧的存儲同樣也面臨著這樣的問題。

LNG運輸船

1. 堿金屬超氧化物制氧

文章開式講的制氧方法就是堿金屬過氧化物制氧，目前潛艇中大多采用的堿金屬過氧化物主要是過氧化鈉（Na2O2）和過氧化鉀（K2O2）。過氧化物在熱分解時會釋放氧氣，在水蒸氣存在的條件下也會與 CO2 反應(yīng)生成氧氣。以 Na2O2 為例，主要反應(yīng)如下：

2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH+O2

2Na2O2 + 2CO2= 2Na2CO3+O2

理論而言， 超氧化物供氧是非常理想的供氧方式，它不僅可以吸收掉密閉艙室中人員呼出的二氧化碳，同時還能反應(yīng)制備出氧氣，因此非常方便。但在實際應(yīng)用種，這種制氧技術(shù)在潛艇上會面臨一些問題。如在高溫潮濕的海洋環(huán)境中，過氧化物在化學(xué)反應(yīng)中容易發(fā)生膨脹與糊狀現(xiàn)象，從而降低了反應(yīng)效率。此外，過氧化物是強氧化性物質(zhì)，遇水后會劇烈反應(yīng)發(fā)生爆炸，因此存儲要求比較嚴格；使用過程中過氧化物的顆粒揮發(fā)到大氣中，對人的身體造成損傷；除此之外，它還會腐蝕艙室的設(shè)備，造成相當大的安全隱患。看到這里大家是否很驚訝，這好像和教科書上講的不太一樣哦！

過氧化鈉與水反應(yīng)

2. 氧燭供氧

潛艇的氧燭供氧是把氯酸鹽中加入燃料、抑氯劑、助燃劑和粘結(jié)劑，經(jīng)混合后，壓制或者澆鑄形成固體氧燭，使用時再將其點燃。固體氧燭在受熱后會釋放氧氣，將產(chǎn)生的氣體通過氣體凈化裝置后，可以直接供艇員使用。總體而言采用氧燭供氧，具有使用方便、安全，存儲容易，產(chǎn)生的氧氣量大（氧燭的供氧能力是同體積氣體氧的3倍），反應(yīng)迅速的優(yōu)點。但是，氧燭在燃燒的時候無法控制反應(yīng)速度，容易造成艙室氧氣濃度局部波動。此外，氧燭在燃燒的時候還會產(chǎn)生一些副產(chǎn)物（氯化物煙塵、 CO2、CO、Cl2等），造成艙室的環(huán)境二次污染。

氧燭

3. 堿性電解水供氧

潛艇的堿性電解水供氧，是以一定濃度 NaOH 或 KOH 作為電解液，通入電流將水分解為 O2 和H2，陰極發(fā)生還原反應(yīng)形成 H2，陽極則發(fā)生氧化反應(yīng)形成 O2。電解后產(chǎn)生的氣體通過分離器進行洗滌、凈化、冷卻，然后把純化后的 O2 輸送到艙室，電解出的 H2收集后排出潛艇。總體而言采用堿性電解水供氧，因為潛艇在水中航行，因此有取之不盡的水的優(yōu)點。但是因為電解水制氧效率比較低，因此需要消耗大量的能源，所以限制了它在常規(guī)潛艇上的應(yīng)用。除此之外，在電解水過程中如果產(chǎn)生的 H2 和 O2 混合容易發(fā)生爆炸，因此對反應(yīng)過程中氣體的密封性有著很高的要求。另外，電解液是選用強堿性溶液，具有強腐蝕性，電解制備的氣體必須經(jīng)過多次的洗滌才能使用。

潛艇的電池組（鋰電）

4. 固態(tài)電解質(zhì)電解水供氧

潛艇的固態(tài)聚合物電解質(zhì)技術(shù)的電解原理其實和堿性水電解原理是相似，區(qū)別只是用全氟磺酸聚合物膜薄片代替了傳統(tǒng)的堿性電解液。工作原理是：全氟磺酸聚合物膜薄在水中作為離子的良導(dǎo)體，水合氫離子在電場的作用下在薄膜上遷移，而電解質(zhì)的兩側(cè)分別涂覆一層陰極和陽極催化材料。H2O 在陽極電解成 O2，H-和 e-，H- 在陰極生成 H2。總體而言采用固態(tài)電解質(zhì)電解水供氧，具有制氧裝置能耗小，效率高，成本低，安全可靠，產(chǎn)生的氧氣純度高，承壓性能好的優(yōu)點。

美國的潛艇

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