选择走氢燃料电池技术路线而对锂离子电池汽车不怎么上心的日本，为什么在29ss苍龙级潜艇上用上锂电池？
这个问题被氢燃料电池这个名词误导了，也可以说，问错问题了。
氢燃料电池是将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阳极和阴极，氢通过阳极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阴极。所以，氢燃料电池本质是“发电”！
锂电池🔋是真正意义的电池，是储存电，它本身并不关心电是怎样产生！
回到潜艇，先***定动力是由电驱动，那么，大海茫茫肯定没有充电桩，那潜艇必须先发电，能选择的方式仅常规烧油发电、核能发电和化学能发电，氢燃料电池就是化学能发电。所以，要么是烧油发电、要么是核能发电、要么是烧油发电＋化学能发电，似乎没听说过仅用化学能发电的，那得带多少氢气和氧气？！一般都是燃油动力＋化学能发电相结合。所以，潜艇首先选择动力模式，甚至电存储的方式，是锂电池还是铁电池还是什么铝锌电池，那是另一个技术问题了！
日本研发新型吸氢合金失败，担心稀土被卡脖子，最终放弃燃料电池方案
首先29SS（平成29年度潜艇***）是日本海上自卫队的下一代常规潜艇项目，他是作为苍龙级潜艇的继代者而推出，而非现在的苍龙级潜艇，苍龙级潜艇的对应项目名称是16SS（平成16年度潜艇***）。
▲29SS想象图，该潜艇已经开工，***2022年下水
29SS最初是******用燃料电池技术作为AIP不依赖空气推进模块的，***使用燃料电池+锂电池+柴油机的复合动力方案。燃料电池虽然储能密度高，但是不能进行反向充电，需要进行加氢的方式充能，在潜艇上是作为AIP不依赖空气情况下的应急动力来源，所以其与锂电池其实并不冲突。但是在2018年进行的高效储能和供电系统评估中，日本删除了在29SS上使用燃料电池的***，***用大量的锂电池+柴油机的布置方案，放弃了AIP技术，潜艇在水下完全依靠锂电池储能进行工作。
▲直到2018年日本的29SS都***使用燃料电池作为AIP动力来源
根据日本方面的说明，部分原因是日本进行的下一代AIP技术研究（燃料电池）中，关于新型吸氢合金方面重大失败。之前燃料电池的吸氢合金需要大量使用稀土，不仅价格昂贵，而且供货来源存在不稳定性因素（说白了就是世界85%的稀土产量在中国）。所以日本从2005年开始投入巨资进行新一代吸氢合金研究，不过依然失败，再加上中国大幅度削减稀土出口，难免让日本感到不安。
▲高性能吸氢合金需要铌、锆等稀土中提取元素作为催化剂，以及稀土提取成泥状金属作为氢化反应剂。而不使用稀土元料的六边形金属晶体，不仅吸氢能力只有其1/6，而且体积越大，活化越困难。所以民用汽车可以用六边形金属晶体结构代替以减少稀土用量，而军用产品要想保证性能，很难。
燃料电池是依靠氢和氧反应产生电能，因而有个很大的危险因素，储存和工作过程中会产生氢泄露。所以需要吸氢金属控制氢气释放，防止氢气泄露事故。氢气是一种极危险不稳定气体，爆炸阀值低到4.1%，对于潜艇这种密封场所来说，更容易发生氢气累积事故。2000年俄罗斯库尔斯克号核潜艇爆炸事故就是鱼雷上的过氧化氢燃料泄露，分解产生氢气导致爆炸，并殉爆了整个鱼雷舱。2017年阿根廷海军圣胡安号潜艇也是铅酸蓄电池电极电解液体产生氢气，导致爆炸沉没。所以对于潜艇使用燃料电池方面，吸氢金属是个无法绕开的必需项。
▲当年被炸的四分五裂的库尔斯克号核潜艇
另一方面日本锂电池技术上非常强，可以说是世界上绝对的领先，其在锂电池方面地位甚至远超其在燃料电池方面的地位。日本本身就是最先发明现代锂离子电池并进行工业化的国家，1991年，日本索尼和旭化成商业化了第一款钴酸锂电池，旭化成工业株式会社研究员吉野彰也因此荣获2019年的诺贝尔化学奖。直到现在，日本依然霸占世界高端锂电池市场，比如特斯拉的锂电池供应商就是松下。所以日本在这方面技术实力强劲，潜艇使用锂电池的性能、可靠性和安全性都有较大保障。
日本在2018年下水的苍龙级潜艇凰龙号是世界上第一艘***用锂电池代替铅蓄电池的常规潜艇，日本声称凰龙号潜艇在不增加重量和体积情况下，电池储能能力扩大到原先的三倍。显然日本是在凰龙上试验锂电池，并取得令人满意的结果之后，两者此消彼长之下，最终选择放弃燃料电池方案，增加锂电池数量，完全以锂电池作为水下活动供能来源。
纠正问题错误描述：氢燃料电池不是储能电池，与锂电池不冲突
日本发展氢燃料电池引起了很多人的热议，其论点是氢燃料电池比锂电池先进在哪？这种在对技术一无所知的前提下即可认定为“先进”，本身是一种无知与自卑的表现，在分析这种技术是否有价值之前——首先要明白什么是氢燃料电池堆，否则只能显得“磕膝盖有些朝后”了。
氢燃料电池堆-发电
动力锂电池组-储电
大部分吹捧氢燃料汽车的所谓汽车爱好者，是连发电与储能电池组都没闹清楚的，认为车辆有一组电池堆就能直驱汽车行驶了吧。然而真正的氢燃料电池堆只能用以发电，利用的是氢氧与催化剂的反应产生电流，实现涓流稳压为动力电池组充电；汽车的的真正动力源是来自动力电池组，否则仅仅靠低功率的发电这台车还能开吗？
综上所述，燃料电池堆与动力电池组是相辅相成的，氢燃料电池的概念本质为【化学发电增程器】。增程式电动汽车早已大量普及，比如混合动力绿色车牌的公交车和旅游大巴都是增程车，区别无非是发电增程器选择了“内燃机+发电机组”，利用消耗燃油为基础发电；这种成熟的模式是真的可以节能的，因为内燃机与电动机的能量转化率差距极大。（参考下图组）
图1：内燃机的平均热效率≤40%，因为有冷却、运动、进排气热能损耗，而热能是转化为机械能的基础。
图2：电动机的平均转化率≥90%，优秀机型已经接近了***%。也就是说同样为发动机，电动机的扭矩损耗是极低的。
***设一台大巴车用内燃机直驱，需要发动机的排量至少在5.0升左右；大排量发动机以平均2500转左右的转速运转，其耗油量是不是很大呢？但如果用高效率的电动机驱动，其平均电耗***设为50kwh/100km，那么内燃机作为增程器只需要以1500转的低转速恒定运行，带动发动机实现满足额定50kw功率的发电量即可。而实现这一功率并不需要大排量柴油机，1.5T/2.0T已经绰绰有余了——利用小排量发动机恒定运转发电，再利用高效电机驱动汽车，这是燃油动力增程系统能够结构的原因，但是氢燃料电池堆做不到。
氢燃料电池堆发电的基础是氢氧反应，氧气可以从自然界源源不断的额获取，但是氢气不可以哦。所以氢燃料发电需要制造氢，而利用石油天然气与煤炭制氢与其号称的节能减排背道而驰，那么只有电解水制氢可以利用了。通过电解水方式消耗60kwh左右的电能可以制造一公斤氢，但利用一公斤氢在燃料电池堆中只能反应出20kwh左右的电，以每公斤氢浪费40kwh的电为代价去增程，这与节能减排还有一毛钱的关系呢？然而为什么苍龙级潜艇要用这种模式呢？
日本是不可以将核技术用以军备的，而潜艇在水下是不能使用柴电增程系统的，氧气是很大的问题。此类潜艇需要在海面上利用柴电系统为蓄电池组充电，在水下的续航能力完全以储能电池容量决定。不过API系统就数可以一定程度解决这一问题，化学发电可以有效提升水下潜航能力；重点是在军备方面是不绝对考虑能耗的，所以苍龙级只能考虑这种系统，而有核国家对于这种技术基本为弃之如敝履。
丰田汽车的氢燃料电池堆技术，说白了就是苍龙级潜艇的技术开发，但对于汽车而言充其量“废物利用”。首先因为氢燃料电池组的能耗太高，其次是制造成本非常之高，一组小小功率的电池堆需要几十克的铂，买一枚铂金戒指的需要多少钱呢？而日本之所以大力推广这种技术，原因只是在白金点火的化油器时代为了垄断行业而储备了大量的铂，但是在电喷时代就没用了；但是制氢可以消耗这种金属，原因懂了吗？
日本氢燃料增程式汽车在其本土市场也没有得到认可，七八年的光景只有几千台的保有量，数千座加氢站无一不在亏损——日本人也没有那么愚蠢了，但是日本氢能社的会长龙野广道似乎认为中国汽车市场的水平很低，所以也才放出在中国汽车市场大力发展氢燃料汽车的P话，但是这种问题特别突出的车在哪都不会得到认可，国内加上试验车的保有量比日本还低。这就是氢燃料增程式电动汽车，至少在汽车领域是非常愚蠢却也野心勃勃的尝试。
编辑：天和Auto
