诺第留斯号潜艇是利用什么发电的

为什么要用核做为动力呢,因为占体积小功效大么?

呵呵，说反了，先是有需求，然后才使核反应堆小型化的

早期的柴电潜艇，在水下呆的时间短，因为它是用柴油机给电池板充电，在水下柴油机因为缺氧不能使用，因此只能用电池，而电池使用时间短，在水下呆不了多久就得浮出水面启动柴油机充电，这样被发现的几率就很多

二战后期德国人研制出通气管，可在不上浮的情况下充电，但仍没有有效解决易被发现的问题

而核潜艇解决了这个问题。它不需要像柴电潜艇必须有氧气才能使用。而且核反应堆功率更大。

传说意大利艺术大师兼发明家达·芬奇最早进行了关于潜艇的设计。最早见于文字记载的潜艇研究者是意大利人伦纳德，他于公元1500年提出了“水下航行船体结构”的理论。1578年，英国人威廉·伯恩出版了一本有关潜艇的著作－－《发明》。

1620年，荷兰物理学家科尼利斯·德雷尔成功地制造出人类历史上第一艘潜水船，它是人类历史上第一艘能够潜入水下，并能在水下行进的“船”。它的船体象一个木柜，木质结构，外面覆盖着涂有油脂的牛皮，船内装有作为压载水舱使用的羊皮囊。这艘潜水船以多根木桨来驱动，可载12名船员，能够潜入水中3－5米。

德雷尔的潜水船被认为是潜艇的雏形，所以他被称为“潜艇之父”，此后百年间潜艇的发展进入了“慢车道”。直到1724年，俄国人叶菲姆·尼科诺夫制造出了又一艘潜水船，这艘船用橡木、松木板、皮革、粗麻布、树脂、铁条、铜皮等材料制成。此后，潜艇的发展又一次进入停滞期。

海底两万里：全书共2部47章。于1869年3月20日——1870年6月20日连载于法国《教育与娱乐杂志》。

由此可以看到，即使写海底两万里时真正的潜艇还没有造出来，但是起码大部分的构想是有的。

海底两万里处于高压缺氧低温环境。可以采用核能发电。这点和美国1972年发射的先驱者10号飞行器的发电方式是一样的，先驱者10号正位于距地球100多亿公里的太空。它相对于太阳的飞行时速为44064公里，尽管它的功能正在不断恶化，但仍运转正常，核发电机继续为它的电池充电（那里已无阳光），仍不时地向地球发送较弱的信号。它是第一个成功飞离太阳系的人造物体。

核潜艇的核反应堆是利用原子核发生裂变释放能量来工作的；

核能不能源源不断从自然界获得，是不可再生能源；

潜艇在海水中上浮过程中，在尚未漏出水面之前，所处深度h变小，排开海水的体积v 排 不变，根据F 浮 =ρ 海水 V 排 g可知，潜艇受到海水的浮力不变．

故答案为：核裂变；不可再生；不变．

自从常规潜艇问世以来，人们对常规潜艇的推进方式进行了多种尝试。但至今使用最多的、而且已经标准化的只有柴油机——蓄电池驱动方式，即潜艇在水面航行时靠柴油机推进，在水下航时靠蓄电池放电驱动电机推进。这种推进方式的最大缺点就是水下航速成低、续航力小，其原因是作为水下唯一的动力能源——蓄电池的容量有限。这样，潜艇就要经常浮出水面，利用需要大量空气才能工作的柴油发电机为动力进行水面航行，同时为蓄电池充电，以保证潜艇可以在作战和规避敌方反潜兵力时有足够的水下动力能源。

另一方面，由于常规潜艇的水下能源有限，艇上空调设备的功率一般不是很大，而且保证艇员生存的氧气再生原料数量也是有限的，所以在安全时让潜艇浮出水面可以利用与外界的空气对流来调节潜艇的空气。多年来，人们对改进常规潜艇的水下动力能源做了很多尝试，其中最典型的是德国的沃尔特在1940年发明的氧化氢汽轮机。这种发动机利用一种叫过氧化氢的化学液体在二氧化锰等触媒（催化剂）作用下产生大量蒸气的原理，在水下用汽轮机推进潜艇航行。装有过氧化氢汽轮机的潜艇在水下短时的航速可达26节；以20节的航速航行时，续航力可达110海里。第二次世界大战末期，德国海军曾经建造了一艘装有过氧化氢汽轮机的XXII型潜艇，但还未显示出优势德国就战败了。战后，英、美等国曾致力于发展利用过氧化氢发动机作为水下动力的潜艇，但因过氧化氢的价格极为昂贵，而且安全性太差，稍有不慎就会发生爆炸，加之当时核动力已经显示出很理想的发展前景，于是过氧化氢发动机的研制被放弃了。

目前常规潜艇的水下动力能源仍旧是蓄电池，虽然各国都在发展其他容量更大一点的电池，如银锌电池、燃料电池和钠硫电池等，但效果都不理想，至今常规潜艇仍要以20节左右的航速在水下航行，其航行时间最长也只能维持一二小时。

氢燃料电池工作原理

燃料电池本质是水电解的“逆”装置，主要由3 部分组成，即阳极、阴极、电解质，如图 1[3]。其阳极为氢电极，阴极为氧电极。通常，阳极和阴极上都含有一定量的催化剂，用来加速电极上发生的电化学反应。两极之间是电解质。

以质子交换膜燃料电池（PEMFC）为例，其工作原理如下：

(1) 氢气通过管道或导气板到达阳极；

(2) 在阳极催化剂的作用下，1 个氢分子解离为 2 个氢质子，并释放出 2 个电子，阳极反应为：

H2→2H++2e。

(3) 在电池的另一端，氧气（或空气）通过管道或导气板到达阴极，在阴极催化剂的作用下，氧分子和氢离子与通过外电路到达阴极的电子发生反应生成水，阴极反应为：1/2O2+2H++2e→H2O

总的化学反应为：H2+1/2O2＝H2O

电子在外电路形成直流电。因此，只要源源不断地向燃料电池阳极和阴极供给氢气和氧气，就可以向外电路的负载连续地输出电能。

PEMFC 的特点及研发应用现状

燃料电池种类较多，PEMFC 以其工作温度低、启动快、能量密度高、寿命长等优点特别适宜作为便携式电源、机动车电源和中、小型发电系统。

PEMFC 发电机由本体及其附属系统构成。本体结构除上述核心单元外，还包括单体电池层叠时为防止汽、水泄漏而设置的密封件，以及压紧各单体电池所需的紧固件等。附属系统包括：燃料及氧化剂贮存及其循环单元，电池湿度、温度调节单元，功率变换单元及系统控制单元。

(1) PEMFC 作为移动式电源的应用

PEMFC 作为移动式电源的应用领域分为两大类：一是可用作便携式电源、小型移动电源、车载电源等。适用于军事、通讯、计算机等领域，以满足应急供电和高可靠性、高稳定性供电的需要。实际应用是手机电池、笔记本电脑等便携电子设备、军用背负式通讯电源、卫星通讯车载电源等。二是用作自行车、摩托车、汽车等交通工具的动力电源，以满足环保对车辆排放的要求。从目前发展情况看，PEMFC 是技术最成熟的电动车动力电源。

国际上，PEMFC 研究开发领域的权威机构是加拿大 Ballard 能源系统公司。美国 H-Power 公司于 1996 年研制出世界上第一辆以 PEMFC 发电机为动力源的大巴士[5]。近年来，我国对燃料电池电动车的研发也极为重视，被列入国家重点科技攻关计划。上海神力公司、富原燃料电池有限公司、清华大学、中科院大连化物所已分别研制出游览观光车、中巴车样车，其性能接近或达到国际先进水平。

(2) PEMFC 作为固定式电源的应用

PEMFC 除适用于作为交通电源外，也非常适合用于固定式电源。既可与电网系统互联，用于调峰；也可作为独立电源，用作海岛、山区、边远地区、或作为国防（人防）发供电系统电源。

采用多台 PEMFC 发电机联网还可构成分散式供电系统。分散式供电系统有很多优点：① 可省去电网线路及配电调度控制系统；② 有利于热电联供（由于 PEMFC 电站无噪声，可就近安装，PEMFC 发电所产生的热可进入供热系统），可使燃料总利用率高达 80%以上；③ 受战争和自然灾害等影响比较小，尤其适宜于现代战争条件下的主动防护需要；④ 通过天燃气、煤气重整制氢，可利用 现 有 天 燃 气 、 煤 气 供气 系 统 等 基 础 设 施 为PEMFC 提供燃料；通过再生能源制氢（电解水制氢、太阳能电解制氢、生物制氢）则可形成循环利用系统（这种循环系统特别适用于边远地区、人所），使系统建设成本和运行成本降低。国际上普遍认为，随着燃料电池的推广应用，发展分散型电站将是一个趋势。

(3) 氢能电源的军事应用前景

随着现代科学技术的迅速发展及其在军事领域的广泛应用，以数字化技术为核心的新兴信息技术将渗透到战场的各个领域，从侦察、监视到预警，从通信、指挥到控制，从武器装备的自动化、精确制导和智能化到各种电子战手段，信息技术装备已经成为覆盖整个战场的、决定战争胜负的重要因素，它不仅构成总体作战的“神经系统”，而且成为总体作战能力的“倍增器”。电源作为信息技术装备的命脉，能否连续、可靠、安全、灵活地供电是至关重要的，它是信息技术装备密不可分的一部分。

由于 PEMFC 发电机工作温度低，红外辐射少，无震动，没有噪音，因此特别适合用作为现代军用电源。1998 年 8 月，美国国防部在向国会国防委员会呈递的报告中指出：移动电力是永久性防御设施最基本的五大要素之一；燃料电池发电技术替代常规发电装置的迅速演变，给未来发电系统采用氢气作为主燃料开辟了道路；由于能量转换效率（超过60%）很高，操作维护极为简单，燃料电池发电机使氢能源作为主燃料的应用极为可靠而高效。因此，把作战燃料改为氢，将获得更加高效可靠的发电系统、更低的排放、更低的噪音、极大地减小热辐射和红外成像，便于伪装和隐蔽作战。

PEMFC 发电机的诸多优越性能，使其在航空航天及超级移动设备、水下潜艇、军事工程、通讯工程、车辆动力电源、单兵和部（分）队便携电源、边远地区、海防哨所以及人防工程中都具有极好的应用前景。早在 1960 年代，美国航空航天局（NASA）就与通用电气公司（GE）联合开发 PEMFC发电机，并多次用于双子星座卫星计划的飞行，特别是 1968 年采用 Nafion 膜后在发射的生物卫星上使用PEMFC 发电机，其寿命在实验室已达57000h。后来，NASA 又与Hamilton 标准公司合作研制 RFC（再生燃料电池）系统，目的是配合太阳能发电系统组成用于火星探测飞行器或月球基地的动力电源（太阳能电解水装置功率 35kW，PEMFC发电机功率 25kW）。美国空军也与Treadwell 公司签订协议研究用于卫星的 RFC 系统（PEMFC 功率12kW，电压 28V）。

在超级移动装备（EMU）应用方面，NASA 与EPSI 公司合作开发采用金属氢化物储氢的 200Wh和 1500Wh 能量的 PEMFC 系统，以替代现有装备中采用的可充电电池，可有效提高能量储存密度和一次性充能能量以及循环寿命、充能速度。

PEMFC 在军事领域的一个重大用途是作为海军舰艇的动力电源。PEMFC 发电机作为潜艇不依赖于空气的推进动力（AIP）源与斯特林发动机和闭式循环柴油机相比，具有效率高、噪音低和红外辐射小等优点，在携带相同重量或体积的燃料气时，潜艇续航能力最强（大约为斯特林发动机的 2倍），且没有污染，因此 PEMFC 是潜艇 AIP 系统的最佳选择。德国从 1980 年（也是世界上最早）开始研究基于 PEMFC 发电机的潜艇，目前德国已能生产 212、214 型号的基于PEMFC 发电机的潜艇。而美国海军与 AP 公司合作开始研制以柴油重整制氢为氢源的 PEMFC 发电机，还与 Treadwell 公司合作设计并制造了用于水下探测器的 PEMFC 电源。

PEMFC 的诸多优点，使其在重要的民用设施如智能大厦、医院、宾馆等以及国防（人防）领域都具有极好的应用前景。目前这些地方的供电系统均采用以外电为主、柴油发电机组为辅的供电方式。当外电毁坏启用柴油发电机组时，由于柴油发电机组存在烟气排放，隐蔽性差、震动大、噪音高、环保性能差等许多缺点，更不适合在未来高科技战争中使用。因此，研究基于 PEMFC 的发电系统可有效利用氢能实现环保，对民用供电和国防建设都有极为重大的意义。

《海底两万里》中的“诺第留斯号”潜艇是利用海浪发电的。

作品简介：

书中主要讲述了生物学家彼埃尔·阿龙纳斯及其仆人康塞尔和捕鲸手尼德·兰一起随“鹦鹉螺号”（Nautilus，或音译为“诺第留斯号”）潜水艇船长尼摩周游海底的故事。书中主人公尼摩是个不明国籍身份的神秘人物，这艘潜艇异常坚固，利用海洋提供能源。阿龙纳斯了解到尼摩仍与大陆保持联系，用海底沉船里的千百万金银来支援陆地上人们的正义斗争。

作者简介：

儒勒·加布里埃尔·凡尔纳（Jules Gabriel Verne，1828.2.8～1905.3.24），是19世纪法国著名作家，被誉为“现代科学幻想小说之父”。凡尔纳1828年生于法国南特，1848年赴巴黎学习法律，1863年起他开始发表科学幻想冒险小说。1863年长篇小说《气球上的五星期》正式发售，从此一举成名，此后便开始从事写作职业，一直到1905年3月24日于亚眠逝世。

今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。随着全球范围内能源危机的冲击和环境保护及经济持续发展的要求，开发利用新能源(可再生)成为发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择。2009年7月13日召开的国际海事组织(IMO)59次环保会(MEPC59)上，通过了关于新船能效设计指数(EEDI)，要求各国政府采取相应的行动。EEDI是衡量船舶能效水平的一个指标，简单地说，EEDI公式是根据CO2排放量和货运能力的比值来表示船舶的能效。其分母表示船舶在规定的船速下与载货量之乘积，而分子可概括为两部分，第一部分为主辅机的功率与所消耗燃油之乘积，第二部分为采用新的节能技术减少燃油消耗所带来的船舶能效的提高部分 [1] 。由此可见，采用新节能技术是优化EEDI指数的一种措施。然而作为一个全球性的研究课题，航运业的节能减排技术已经引起了国际社会的高度重视。针对节能减排技术领域的研究、开发和利用，各国在给予政策扶持的同时，更投入了大量的人力、物力和财力以期能着实有效地实现节能减排这一根本性的目标 [2] 。随着科学技术的不断进步，以风能、太阳能、核能、生物质能和潮汐能等为典型代表的新能源在节能减排方面所具有的独特优势和所能产生的效益已经越来越显著， 其在船舶交通运输行业的应用和推广已呈潮涌之势。

1.1. 风能的应用

源于地球表面大量空气流动所产生的动能——风能，是一种无污染且无限可再生资源。人类对风能的利用历史可以追述到公元前，随着科学技术水平的不断进步，工业社会对于风能的利用有着丰富的经验，配套产业和基础设施也较为成熟。但是，风能利用存在着间歇性、噪音大、受地形影响和干扰雷达信号等难以彻底消除的缺点。当前，风能利用主要以风能作动力(风帆助航)和风力发电两种形式为主，在船舶上的应用形式偏重于作为航行的主动力或辅助动力，只在少数船舶上应用风力发电技术  。

1.2. 太阳能的应用

太阳能的利用主要有两个方面的技术，即光热技术和光伏技术。光热技术是利用太阳光的热辐射，其应用最为成功的领域是太阳能热水器。该项技术的进一步延伸是太阳能热发电，即利用集热器把太阳辐射热能集中起来给水加热产生蒸汽，再通过汽轮机、发电机来发电。考虑到船舶运行过程中对于热水的需求量不高，进行热电转换在有限的船。空间内难以实施，故而光热利用的可行性不是很高。但是应用光热技术代替常用的蒸汽盘管和电加热盘管对船舶所使用的重油进行预加热，是一个值得关注的方向。光伏技术是对太阳光中的短波辐射能照射于硅质半导体上所产生的电能进行调制后加以利用，亦称为光生伏打效应  。随着太阳能光伏技术的不断深入发展，其效率、可靠性和稳定性均有了很大的提升，因而从最初的单纯技术研究逐渐转向实际应用领域。太阳能光伏发电应用于船舶是目前绿色船舶发展的一个重要方向。

1.3. 生物质能的应用

生物质能的利用主要有直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等三种途径。船舶属于一个相对独立且空间区域较为有限的结构体。机舱内电、气、热设备和系统高度集成，考虑在船舶内附加安装生物质能转换装置有着不可避免的局限性，故而可行性不高  。就船舶现有设备条件出发，直接或间接使用由生物质能转换而成的替代燃料(例如生物柴油等)是主要的应用模式。

1.4. 核能的应用

核能作为一种能源，特别是一种动力能源，其优越性相当明显。核动力反应堆可以用来发电、供热和推动船舰。在作为船舶动力源方面，核动力装置首先是被应用于潜艇和航空母舰等军用舰艇，而后建造核动力舰艇的一些国家也将船用核动力堆用于推动民用水面船舶，如核动力客船、散货船和破冰船等 。

1.5. 海洋能的应用

海洋能是一种蕴藏丰富、分布广、清洁无污染，但能量密度低、地域性强的能源形式， 通常指目前，利用海洋能的主要发展方向是将海浪、海流等短周期波所具有的动能和势能转换为电能。在船舶上进行海洋能的利用受到多方面条件的制约：其一，海水能量密度不高造成机械能转换为电能的设备过于庞大；其二，船舶在运营中是一个移动平台，在其自身运动过程中同时利用海洋能，将蕴藏于海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能，等。对其自身造成不可避免的负面影响，如船舶流阻增大和动力性降低等问题。故而直接在航运船舶上应用海洋能不是首推的研究方向 。但是根据波浪能和水流能的特点，波浪能发电可应用于航标或者小型灯船。水流能可在趸船和航标船上得到应用。

1、诺第留斯号电力是从海水提取钠,将钠与汞混合，组成一种用来替代本生蓄电池单元中锌元素的合金，再转化成电后取得的，储存在电池里。

2、潜艇简介

小说中描述诺第留斯为长70米，宽8米的细长纺锤型潜艇，航行性能极好，最高航速可达50海里每小时。这是一艘理想化的潜艇，船的驱动完全靠电力供给，而电力则是从海水提取钠，将钠与汞混合，组成一种用来替代本生蓄电池单元中锌元素的合金，再转化成电后取得的，储存在电池里。 食物则全部为鱼类、海藻等，所以说能源和船员的生活必需品都来自于大海，它完全不需要陆地的补给，可以无限期的在海上航行。鹦鹉螺号内部有巨大的压缩空气储存柜，因此可以连续在海底潜行数天而不需浮上海面。船的内部很宽敞舒适，甚至还有博物馆和图书馆！船的武器是船头的钢铁冲角，凭着船自身的高速和坚固外壳，冲角的威力十分巨大，小说中最后鹦鹉螺号就是靠它反击攻击它的敌战舰，鹦鹉螺号高速从战舰的船侧撞了过去，冲角穿透船身！

3、原著简介

主要讲述了生物学家彼埃尔·阿龙纳斯及其仆人康塞尔和捕鲸手尼德·兰一起随“鹦鹉螺号”（Nautilus，或音译为“诺第留斯号”）潜水艇船长尼摩周游海底的故事。书中主人公尼摩是个不明国籍身份的神秘人物，这艘潜艇异常坚固，利用海洋提供能源。阿龙纳斯了解到尼摩仍与大陆保持联系，用海底沉船里的千百万金银来支援陆地上人们的正义斗争。