◎雲陽

 對傳統柴電潛艦而言，蓄電池幾乎就是最核心裝備。而核子動力潛艦即便是以核子反應爐為主要動力來源，但艦上仍配備有柴油發電機和大量蓄電池作為輔助系統。因此不論是核子動力潛艦或傳統柴電潛艦，電池都是不可或缺的裝備。潛艦使用鉛酸蓄電瓶，在基本構造、工作原理上與車用蓄電池無太大差異，只是體型和容電量不同，潛艦用鉛酸蓄電瓶的體積通常至少半個人高。鉛酸蓄電瓶由於性能穩定可靠，製造材料易於取得且成本低廉，加上結構簡單易於維護，壽限符合成本效益且可重複使用等特性，所以自一戰起，潛艦都是以鉛酸蓄電瓶為大宗。現代傳統柴電潛艦，視噸位和設計差異，會配備數百顆鉛酸蓄電瓶，是潛艦內佔據極大空間與重量的次系統之一。

 鉛酸電池即使長期使用而屆臨壽限，可不必整組報廢丟棄，通常其蓄電能力下降到無實用價值，但可以藉由電極修護和補充更換電解液翻新，達到延壽目的。整體而言，鉛酸蓄電瓶擁有極長使用壽命，此特性有利於降低總體成本。目前現役法國奧古斯塔級、瑞典哥特蘭A19級、荷蘭海象級等，都還是使用鉛酸蓄電瓶。

銀鋅電瓶具性能優勢

 目前世界上潛艦用的蓄電池除鉛酸蓄電瓶外，還包括銀鋅電瓶和鋰系電池。二者均具有較優性能而更適合潛艦，但均因成本較高而未能如鉛酸電瓶廣泛使用。銀鋅電瓶屬於氧化銀電池範疇，氧化銀電池原為具有高能量重量比的一次性電池，因其以鋅做陽極，銀的氧化物做陰極，而礙於銀的價格昂貴因此應用受限，大多以鈕扣電池型式（類似水銀電池，但兩者並不相同）在商業市場流通，但也有大型客製化設計版本，雖然成本較高，但氧化銀電池在放電期間保持幾乎恆定電壓到完全耗盡的優異性能，就成本考量相對有利。

 而銀鋅電瓶也具有氧化銀電池的大部分特性，是目前已知所有電化學電源中能量最高的電池之一，是在鋰系電池技術前，具有最高能量密度的電池種類，長期以專業用途為主，目前更在開發可為柔性電子應用設備提供電源的銀鋅電瓶，將電池反應物藉由印刷或化學沉積方法直接整合到如聚合物、甚至紙張，讓這類柔性基材成為電子應用產品。另在實驗室以不同於氧化銀原理製成的新型銀鋅技術，還可提供比鋰離子電池多40%運行時間，因採用水基化學物質，可避免鋰系電池在充放電時所發生令人困擾熱失控現象。

 特製的氧化銀電池在軍事領域如魚雷、潛艦或深海潛水器也都是成功應用案例。美國海軍於1950年代初期，建造命名為青花魚號（USS Albacore，AGSS-569）研究用實驗潛艦。該艦於1953年8月1日下水，1953年12月6日服役。採用當時最新式「淚滴型」設計的青花魚號直到1972年9月1日除役為止，進行降低噪音外型與材質、尾舵設計、聲納系統、反轉雙俥葉、大容量銀鋅電池和大功率電動馬達等動力系統的測試，曾創下以33節潛航速度維持1個半小時的紀錄，幾乎直逼核子動力潛艦的性能。後續依青花魚號使用經驗，再建造3艘白魚級柴電潛艦。其他銀鋅電瓶在軍事運用較著名有美國海軍Mark 37潛射魚雷及前蘇聯海軍的651型J級柴電潛艦。近來在尺寸和功率方面具有優勢，銀鋅電瓶在無人水下載具的應用逐漸受到重視。

新興電池技術利弊

　 作為潛艦用電池的範疇之一，燃料電池也是受到重視的領域，其為利用氧或其他氧化劑進行氧化還原反應，將燃料中的化學能，轉換成電能的發電裝置。優點是可透過穩定供應氧和燃料，即可持續提供穩定電力，直至燃料耗盡為止，不像一般非充電電池在耗盡電能後就須丟棄，也不像充電電池在用完後須中斷使用以進行充電，而且還可以藉由電池串連擴大發電量，甚至可達到發電廠用的百萬瓦等級。

　 目前燃料電池在潛艦的應用以絕氣推進系統為主，通常作為傳統柴電潛艦的輔助動力來源，讓柴電潛艦可在不浮出水面或使用呼吸管情況下，維持在水下運行。燃料電池由於自身無機械活動結構，運行時非常安靜，讓潛艦能維持良好隱蔽性。燃料電池的「添加燃料」模式其實與傳統汽車使用習慣類似，加上工作後產生的廢棄產品通常是二氧化碳和水，符合當前環保意識，因此燃料電池的發展也日趨活絡。

　 德國在潛艦用燃料電池運用和技術居領先地位，已開發出質子交換膜燃料電池，又稱固體高分子電解質燃料電池，是以含氫燃料與空氣作用產生電力與熱能的燃料電池，工作溫度在攝氏50至100度間，無需加壓或減壓，以高分子質子交換膜為傳導媒介，沒有任何化學液體，發電後產生純水和熱，易於排出艦體外，利於隱匿。目前212A型和214型潛艦都安裝9組質子交換膜燃料電池式絕氣推進系統，每組提供30千瓦至50千瓦之間電力。2013年，德國212A型U-32前往美國海域參加海軍演習途中，創下水下18天航行非核子動力潛艦潛航新紀錄。

 目前最受矚目的充電電池技術莫過於鋰系電池，與其他商用充電電池相比，鋰離子電池具有能量密度更高，循環壽命更長的優點，且性能還不斷持續顯著改善與進步。應用在潛艦方面則還屬於新興領域，因鋰系電池放電特性、充電程序和電壓等均迥異於鉛酸蓄電瓶，還潛藏安全隱憂，因其內含易燃電解質，會因受壓迫而損壞，或因充電過快而短路導致過熱。目前已知僅有日本海上自衛隊最後2艘蒼龍級和大鯨級是全面使用鋰離子電池的傳統柴電潛艦。柴電潛艦技術執世界牛耳的德國，可能要到下一代發展的216型潛艦才會使用鋰系電池技術。

採成熟技術穩健發展

　 由此脈絡分析，當前我國潛艦計畫決定在執行初期建造的前數艘潛艦，先採用成熟度較高的鉛酸蓄電瓶或銀鋅電瓶，實屬合理的考量。畢竟潛艦工業的發展剛起步，相關技術也都還未能全盤掌握，初步必須以穩健為原則，不必要採用本身尚不熟悉的技術。再者，鋰系電池在潛艦的應用，必然是未來的趨勢，但也屬新興領域，所以，必須等國內支援產業與技術更為成熟再適時引進較為妥當。自製潛艦計畫應採螺旋式發展概念，以分批模式建造，在不同批次的艦體上，適時適量運用新改良系統或技術，在執行階段的最終成品，可出現跨代式的全新系統，而且還有機會回溯至前代製品的翻新改良，讓整個建案發揮最高的成本效益，為海軍提供最優質的水下戰力。

（作者為軍事作家）