眾所周知，潛艇作為水下攻擊的軍事單位，必須具備靜默航行和超長潛航的能力，才能和水面艦艇編隊乃至空中打擊編隊形成立體化的攻擊網絡，有效提升現代化海戰效率。
既然潛艇作為水下突擊的核心力量，其動力系統必然是控制潛艇進行遠距離攻擊的機械單元。目前，潛艇的推進動力系統無非是以常規(柴-電)動力和核動力為主。不過，基於常規潛艇的AIP(燃料電池)技術卻早在二戰前期便進入實驗階段，並且在20世紀80年代得到質量提升。
潛艇
那麼，基於AIP技術的潛艇到底有什麼優點，它和常規柴電潛艇以及最先進的核潛艇到底有什麼區別呢？今天，我就詳細給大家講解這項橫跨半個世紀的新銳潛艇動力推進技術。
其實，早期常規潛艇的發展瓶頸便在於它進行動力補充的局限特點。因為常規潛艇的動力來源於電池，潛艇要想獲得動力補充，便需要從水下上浮至水面依靠柴油機進行充電。按照相關數據來看，一艘普通的柴電動力潛艇的水下極限航行周期為3天，一旦超過這個時間節點，潛艇必須上浮充電，並且還需要調節室內氧氣濃度，保障艇員的生命安全運行周期。
在水面航行的潛艇
同時，潛艇進行水面充電的暴露概率高達20%，隱蔽效力非常差，一旦被反潛武器鎖定，很難下潛至安全深度。
簡單來說，常規柴電動力潛艇過短的水下潛航時間和自持力往往難以滿足其作戰任務，進行水面充電時還有可能暴露己方目標，遭受敵方軍事目標的海空一體化打擊。
據二戰史料記載：在二戰中，雖然德國海軍憑藉U型潛艇在大西洋擊沉了34艘盟軍艦船，但是德軍自己卻損失了41艘潛艇。
大型常規潛艇
由此，各國海軍已經明顯認識到常規潛艇的遠洋航行的局限特點，便大力發展以核燃料為動力的核潛艇。雖然說，核潛艇能夠依靠單次核燃料進行長達數年的水下靜態航行，隱蔽攻擊能力極高。但是，核潛艇的建設費用和後期維護費用也並非一般的發展型海軍國家能夠承受。為此，瑞典科學家便率先研發出基於常規潛艇的AIP技術。
其實，早期的AIP技術無非是在潛艇上利用自身攜帶的氧氣裝置作為供給發動機運行的燃燒條件，由此在進行能量轉化後充當外界空氣(注意：即不藉助外界的額外空氣進行動力系統的衍生推進)推動潛艇航行，這種早期的AIP技術也被稱為閉合循環柴油機系統。但是，這種裝置的最大缺點便是長時間工作狀態下會產生大量噪聲，不僅影響潛艇內部的聲壓平衡，而且會被敵方反潛武器感應捕獲，從而造成己方水下秘密打擊的攻擊任務失去可執行力。
潛艇在航行
所以，在20世紀80年代後期，以德軍為代表的多國第二梯隊海軍國家決定採用AIP系統和柴電動力混合的使用方法，讓AIP潛艇的水下航行周期擴大至3周以上。(注意:AIP潛艇的主動力源便是燃料電池系統，而非傳統的柴電動力系統)
目前，現代的AIP潛艇多採用斯特林發動機系統和燃料電池系統兩種技術路線。其中，斯特林發動機系統作為一種外燃式發動機，採用液氧加柴油作燃料。這種發動機依靠工作艙室燃燒產生熱能，並由此帶動機械能進行發電。雖然說，瑞典的A14級潛艇依靠此項AIP技術累計水下安全航行8000小時以上，已經可以算是「準」核潛艇級別。
AIP系統裝置
但是，這款AIP技術卻有一個致命的缺點，單臺發動機的功率過小，很難支持大、中型潛艇的發展。簡單來說，斯特林發動機的最大推力只有100噸，那麼，期望發展大型遠洋常規潛艇儼然不可能(注意:現代多國海軍潛艇多以岸基防衛為主)。並且，裝備斯特林發動機系統的AIP潛艇對於對柴油質量要求高，必須裝備可以安全使用的無硫柴油。如果柴油的質量出現問題，很有可能造成整個發動機系統的癱瘓，甚至被敵方海陸反潛機發現，由此大大降低其遠距離的可視化作戰能力。
所以，現代各國的AIP級潛艇往往採用的是燃料電池系統，其潛艇的水下靜默航行周期可以高達一周以上。其實，燃料電池無非是把燃料和氧化物的化學能直接轉換為電能的電化學裝置。簡單來說，燃料電池系統既可以輸出直流電，也能夠在無發電機和變壓器的狀態下進行能量轉移。並且，燃料電池排出的廢棄物也是屬於可以完全降解的。(注意:燃料電池的大多數廢棄物是以無需經過排汙的水為主)
其實，以燃料電池系統為AIP技術集成的潛艇，可以和現代的新能源(純電動)汽車相提並論。首先，兩者的技術基礎來自於傳統機械或者動力結構(AIP潛艇基於柴電動力，新能源汽車基於油氣動力)。其次，兩者都採用具有清潔能源的燃料電池作為主動力源，產生的廢棄物也是以氫氣和水為主。當然，在續航能力上，由於汽車和潛艇過於懸殊的體型差異，使兩者的最大續航時間相差2倍以上。但是，按照同比例大小的耗能情況，潛艇和新能源(純電動)汽車的續航時間又存在一致特點。
AIP系統工作原理圖
所以說，我們可以簡單將具備燃料電池系統推進的AIP級潛艇稱為水下航行的「新能源汽車」。
值得一提的是，燃料電池系統的優點是運轉噪聲低、充放電(能量)效率高，這種優勢可以便有效提升潛艇的戰時的隱蔽攻擊能力，達到跨洋的水下機動作戰目的。並且，即使這種AIP潛艇的下潛深度並非安全深度，整個潛艇發出的工作聲音都不會被敵方聲吶以及其他海面監測系統完全感應。這也說明了以燃料電池系統為動力源的AIP潛艇是大多數二、三線海軍國家發展遠洋水下突擊力量的主要方向。
同時，以德國海軍的212A級AIP潛艇為例，其動力主艙室不僅有一臺3875匹馬力的永磁同步主動推進電機，而且在AIP系統艙室，212A級潛艇還擁有9組以氣態氫和液氧為燃料的質子交換膜燃料電池模塊。按照德國艦艇資料的每組輸出功率34千瓦為基準量，其總功率為306千瓦，由此可以充當2-3臺柴電動力常規潛艇的集合動力源。
德軍212A級AIP潛艇
如果水下8節的標準航速，其可以持續航行7天左右，如果以4節的水下航行標準，其水下可持續航行周期為20天左右。如此說來，和一般的柴電動力常規潛艇相比較，基於燃料電池系統的AIP級潛艇至少擁有10天以上的區域海洋(水下)戰略控制權。
其實，延長常規潛艇的水下潛航時間，也是對其進行的第二次技術革命。AIP潛艇既可以有效延長常規潛艇的攻擊鏈條，降低被殲滅的再生產成本，又可以和核潛艇進行長時間的目標追蹤。總之，AIP級潛艇基本上解決了柴電動力常規潛艇要定時上浮水面充電的問題，大大提高其水下續航能力，對於還沒有核潛艇的國家來說儼然是一個不錯的選擇。