潜水艇在水下是如何供氧的
潜艇在水下航行时是如何供氧保证艇内人员的正常生活、工作的呢？潜水艇在水下供氧可以归纳为一个简单的化学反应：过氧化钠（Na2O2）与二氧化碳（C02）反应可以生成碳酸钠（2Na2CO3）和氧气（O2），化学方程式为：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2。这种反应能在常温下进行，且需要的装置简单，还刚好可以与人呼出的CO2反应产生供人呼吸的氧气，因此，看起来是潜水艇最理想的供氧方法。
潜艇内的艇员
不过话又说回来，上述方法看起来是否过于简单了，和高达上的潜艇有点不配的感觉。那么在实际中，复杂的军用潜艇真的是用的这么简单的供氧方式？为此，笔者特意从专业书籍里给大家整理收集了相关供氧方式。不过因为实际应用的供氧方式非常的多，所以笔者把它分为几个部分。在今天的文章中，笔者首先简要介绍潜艇上的传统供氧方式，分有化学法和物理法两个部分。
潜艇
1.通气管换气供氧
通气管换气相信广大读者们一看就明白了，就是通过管子把潜艇里面的废气排除，新鲜的空气吸进来。实际中，潜艇通气管由进气管和排气管组成，设置在潜艇顶部的指挥台围壳里。当潜艇在近海面处时，通过露出水面的进气管进行潜艇舱室的换气。同时，常规潜艇的柴油机也在此时开始工作给潜艇充电。总体而言采用通气管换氧， 具有结构简单， 设备装置紧凑，耗能少的优点。但是，潜艇采用这种方法换气需要靠近海面，频繁上浮，因此增加了潜艇的暴露机率，特别是遇到大风浪天气，通气管还要面临被海浪淹没的风险。
潜艇在水下是如何供氧的呢？好像和教科书上讲的不太一样哦
潜指挥台围壳上的潜望镜和空气管
2.氧气瓶供氧
氧气瓶供氧应该是大家最容易想到的供氧方式吧？潜艇的氧气瓶供氧基本思路：是将空气中的氧气通过低温高压压缩到高压气瓶，使用时通过减压将气体放出供潜艇人员使用。这个说起来就和潜水员用氧气瓶供氧是一样的道理。总体而言采用氧气瓶供氧，具有操作过程简单，使用时不消耗艇上大量能源，且不会给舱室空气带来二次污染的优点。但是存储氧气的气瓶属于高压容器，潜艇航行在水下，环境比较复杂，特别是作战过程中会受到剧烈的冲击，这很容易使得高压钢瓶存在安全隐患，一旦爆裂将给潜艇带来巨大的损害。此外，由于高压气瓶的体积限制，潜艇的需氧量增大时，狭小的潜艇舱室只能堆放有限的钢瓶，因此，这种方法不适用大型的长航时潜艇使用。在实际中，现在的潜艇也常会携带部分氧气瓶，只不过不作为主供氧设备，而是当潜艇在作战中供氧系统受损后，作为应急供氧向舱室供气。
潜水员
3 .液氧供氧
液态氧就是液化后的氧气。经液化后的氧密度大约是常温常压下气氧密度的 1 000 倍，因此同体积的贮罐可以携带更多的液氧。液氧在使用时需经过气化、减压， 最后进行混合，释放到舱室中供人员呼气使用。总体而言采用液氧供氧，具有氧气纯度较高，对舱室不会产生二次污染，蓄氧量远大于气氧，其供氧方式和气瓶供氧基本一样，经济可靠并且操作简单的优点。然而，液氧需要保存在 -183℃ 以下，这也对液氧保温技术提出很高的要求。在这点上可能大家不是很好理解，举个例子，LNG运输船一直都被视为是船舶行业最难制造的船舶之一，就是因为液化的天然气的存储技术要求非常高，同理，液氧的存储同样也面临着这样的问题。
LNG运输船
1. 碱金属超氧化物制氧
文章开式讲的制氧方法就是碱金属过氧化物制氧，目前潜艇中大多采用的碱金属过氧化物主要是过氧化钠（Na2O2）和过氧化钾（K2O2）。过氧化物在热分解时会释放氧气，在水蒸气存在的条件下也会与 CO2 反应生成氧气。以 Na2O2 为例，主要反应如下：
2Na2O2 + 2H2O = 4NaOH+O2
2Na2O2 + 2CO2= 2Na2CO3+O2
理论而言， 超氧化物供氧是非常理想的供氧方式，它不仅可以吸收掉密闭舱室中人员呼出的二氧化碳，同时还能反应制备出氧气，因此非常方便。但在实际应用种，这种制氧技术在潜艇上会面临一些问题。如在高温潮湿的海洋环境中，过氧化物在化学反应中容易发生膨胀与糊状现象，从而降低了反应效率。此外，过氧化物是强氧化性物质，遇水后会剧烈反应发生爆炸，因此存储要求比较严格；使用过程中过氧化物的颗粒挥发到大气中，对人的身体造成损伤；除此之外，它还会腐蚀舱室的设备，造成相当大的安全隐患。看到这里大家是否很惊讶，这好像和教科书上讲的不太一样哦！
过氧化钠与水反应
2. 氧烛供氧
潜艇的氧烛供氧是把氯酸盐中加入燃料、抑氯剂、助燃剂和粘结剂，经混合后，压制或者浇铸形成固体氧烛，使用时再将其点燃。固体氧烛在受热后会释放氧气，将产生的气体通过气体净化装置后，可以直接供艇员使用。总体而言采用氧烛供氧，具有使用方便、安全，存储容易，产生的氧气量大（氧烛的供氧能力是同体积气体氧的3倍），反应迅速的优点。但是，氧烛在燃烧的时候无法控制反应速度，容易造成舱室氧气浓度局部波动。此外，氧烛在燃烧的时候还会产生一些副产物（氯化物烟尘、 CO2、CO、Cl2等），造成舱室的环境二次污染。
氧烛
3. 碱性电解水供氧
潜艇的碱性电解水供氧，是以一定浓度 NaOH 或 KOH 作为电解液，通入电流将水分解为 O2 和H2，阴极发生还原反应形成 H2，阳极则发生氧化反应形成 O2。电解后产生的气体通过分离器进行洗涤、净化、冷却，然后把纯化后的 O2 输送到舱室，电解出的 H2收集后排出潜艇。总体而言采用碱性电解水供氧，因为潜艇在水中航行，因此有取之不尽的水的优点。但是因为电解水制氧效率比较低，因此需要消耗大量的能源，所以限制了它在常规潜艇上的应用。除此之外，在电解水过程中如果产生的 H2 和 O2 混合容易发生爆炸，因此对反应过程中气体的密封性有着很高的要求。另外，电解液是选用强碱性溶液，具有强腐蚀性，电解制备的气体必须经过多次的洗涤才能使用。
潜艇的电池组（锂电）
4. 固态电解质电解水供氧
潜艇的固态聚合物电解质技术的电解原理其实和碱性水电解原理是相似，区别只是用全氟磺酸聚合物膜薄片代替了传统的碱性电解液。工作原理是：全氟磺酸聚合物膜薄在水中作为离子的良导体，水合氢离子在电场的作用下在薄膜上迁移，而电解质的两侧分别涂覆一层阴极和阳极催化材料。H2O 在阳极电解成 O2，H-和 e-，H- 在阴极生成 H2。总体而言采用固态电解质电解水供氧，具有制氧装置能耗小，效率高，成本低，安全可靠，产生的氧气纯度高，承压性能好的优点。