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西门子SIII型燃料电池单元214上使用的BMZ34燃料电池模块一切都要从212A和214上的质子交换膜燃料电池(FC-AIP)说起。在当今潜用AIP混合动力中,212A和214上的西门子PEM燃料电池系统,在综合性能上是最优秀的。西门子的PEM电池模块,通过氢气与氧气在质子交换膜的两极上产生化学反应生成电流。与MESMA(闭式循环汽轮机)、SE-AIP(斯特林热气机),CCD-AIP(闭式循环柴油机)相比,FC-AIP的能量转换是化学能直接转换到电能,不需要卡诺热机循环过程。在能量转换过程中没有机械运动,也没有燃料在汽缸中的燃烧和爆炸。因此,PEM类的FC-AIP能量转换效率高,工作时的噪声很小,生成的废气排放物也很少。PEM燃料电池原理图212A燃料电池AIP动力布置图由于FC-AIP的生产副产物为水和极少量的氢气,没有其他AIP的大量废气排放物,所以FC-AIP也是唯一一个不需要考虑废气排放的AIP动力形式,D-AIP,MESMA-AIP,SE-AIP工作时废气排放背压问题。212和214使用AIP动力时就不会受到潜深的影响,也没有其他AIP排放废气时所形成的红外暴露特征。这一系列的突出优点,使FC-AIP在目前装艇实用的四种潜用AIP动力形式中,成了唯一的几乎没有较大弊端的AIP动力形式。不过,事物总是有两面性的。FC-AIP也不能例外,氢氧燃料电池要解决的难题之一,就是氢的储存问题。由于氢气属于活泼气体,易燃易爆,在空气含量中超过4%,即有爆炸的威胁。对于水下完全封闭且空间狭小的潜艇来说,火灾一直是最大的危害,严格控制舱室空气中的氢含量,是潜艇大气环境控制的重要任务。但是FC-AIP的燃料就是氢,这就必须解决艇上储氢的安全问题。常规的罐装气液态氢,储存方式简单成本也低,但却不适合装艇。因为处于作战环境中的潜艇往往要受到鱼雷、深弹的攻击,罐装贮存的气液态氢,在爆炸后产生的冲击震动下,容易产生二次殉爆,导致更严重的次生事故发生。在艇上安全贮氢方式一直没有进展的这段时间内,氢氧燃料电池虽然性能优秀,却始终没能在潜艇上得到应用。一直到戴姆勒-奔驰公司研制出了贮氢合金后,FC-AIP上艇的最大难题终于被解决。HDW(霍瓦茨-德意志集团)用奔驰的该项技术,制造出了用于燃料电池贮氢用的铁-钛贮氢合金。铁-钛贮氢合金是将铁钛金属按组成,在真空中熔化成合金形式,让金属的晶格间产生自由空间,氢原子在自由空间内可以可逆地吸收和释放。该合金在吸氢时放热,脱氢时吸热,在低温低压下贮氢,在供给热量时则可控的释放氢。HDW将贮氢合金铸成中心有圆孔的饼状,然后将合金饼块叠放到铝盒中,中间用一根脱吸氢用的集气过滤管串联,构成一个完整的贮氢材料芯子,外部用再用耐压的钢瓶保护。因为氢原子在不供热时,是被固态的贮氢合金合约束在晶格自由空间中的,只有在供热时氢原子才能从贮氢合金中析出。所以其安全性远比罐装的液、气态氢高的多,适合作战潜艇的装艇实用,是艇用燃料电池氢贮存模式的重大改革成果。贮氢合金钢瓶的基本尺度212A艇体上的贮氢合金钢瓶但问题是这类贮氢合金目前的贮氢效率不是很理想,一般情况下只能达到合金重量的2%。,为了满足212A和214型艇燃料电池耗氢量需求,(212A)。船台上的212A上层建筑里露出灰白色的液氧槽,黑色的贮氢合金钢瓶以环形装载的形式,布置在耐压壳体与外壳体的舷间空间里。数量众多的贮氢钢瓶,最合理的布置位置当然是上层建筑。因为上层建筑位于潜艇水线面以上,轻薄的上层建筑壳板也较为容易拆卸。在潜艇处于水面状态时,贮氢钢瓶的更换和附属系统的维护能随时随地的进行。对于部队降低后勤压力,提高维护保养水平都十分有利。但是38个贮氢钢瓶的总重很大,放置到潜艇的上层建筑里,会提高潜艇的重心高度,对潜艇的稳性不利。而且212和214上较小的上层建筑空间,也难以容纳这么多贮氢钢瓶。HDW只能创造性的在212A上采用了单双混合壳体结构,将围壳后部的艇体段设计成双壳体形式,,利用此段舷间空间以环形挂载形式,在耐压壳体上固定布置了38个贮氢钢瓶。214型潜艇透视图,可以清晰的看到液氧贮存槽(蓝白色的圆筒槽罐)布置在艇体中段铺板下的舱室内,而贮氢钢瓶则被安置到潜艇底部的附加龙骨里(蓝色的细长桶状物体)。214则在艇体底部设计了一个附加龙骨,将所有的钢瓶安置到了附加龙骨内。这样,212A与214都在不影响艇体重心与稳性的情况下,解决了大量贮氢钢瓶的安置问题。而且两型潜艇的储存位置,都设计在了舷间和底部的非耐压区域,节约了宝贵的耐压舱室容积,对两型艇艇员的生活空间和舱内设备的布置都不会产生影响。214的附加龙骨