空間燃料電池首次在軌試驗成功完成

2022年11月12日10時(shí)03分，天舟五號貨運飛船發(fā)射成功，開(kāi)啟了我國空間站“T”字基本構型完成后的首次貨運任務(wù)。在中國載人航天工程辦公室的大力支持下，天舟五號還搭載了由中國航天科技集團五院529廠(chǎng)自主研發(fā)的空間燃料電池發(fā)電系統載荷，開(kāi)展我國首次燃料電池能源系統在軌試驗。

發(fā)射前，529廠(chǎng)組織由電能源傳輸與控制、流體驅動(dòng)與傳輸、表面工程技術(shù)3個(gè)專(zhuān)業(yè)形成的燃料電池團隊完成了產(chǎn)品研制并順利裝上飛船。在軌期間，空間燃料電池順利完成了在軌試驗，初步驗證了燃料電池能源系統在軌艙外真空、低溫及微重力條件下發(fā)電特性、變功率響應規律以及電化學(xué)反應的界面特性，為空間燃料電池能源系統的研制和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供重要的數據和理論支撐。

隨著(zhù)我國載人航天任務(wù)的發(fā)展，載人探月和深空探測任務(wù)將面臨長(cháng)時(shí)間的無(wú)太陽(yáng)光照環(huán)境。如果還是采用傳統光伏發(fā)電系統，會(huì )造成能源系統重量大幅增加，無(wú)法滿(mǎn)足載人探月等任務(wù)供電需求，亟待開(kāi)發(fā)新的能源系統。

為了解決航天器在無(wú)太陽(yáng)光照期間長(cháng)時(shí)間工作問(wèn)題，529廠(chǎng)研制團隊把目光鎖定在氫氧燃料電池上?；跉溲跞剂想姵氐脑偕茉聪到y是目前高能可充電池比能量的數倍。從未來(lái)載人航天任務(wù)的適應性來(lái)看，燃料電池反應消耗氫氣和氧氣，生成產(chǎn)物是水，還可以與推進(jìn)、熱控、環(huán)控等分系統一體化設計，提高資源利用效率。

為此，529廠(chǎng)于2011年開(kāi)始了適應空間環(huán)境的燃料電池能源系統技術(shù)的探索和攻關(guān)工作。研制團隊通過(guò)多年不懈努力，突破了宇航燃料電池靜態(tài)排水、空間環(huán)境水氣熱管理、系統穩態(tài)控制等關(guān)鍵技術(shù)，成功研制出了國內首臺空間應用氫氧燃料電池工程樣機。

燃料電池系統機理十分復雜，雖然地面落塔試驗或拋物線(xiàn)飛行試驗能夠模擬微重力或弱重力環(huán)境，但試驗時(shí)間極短，無(wú)法充分獲得燃料電池在空間微重力和真空的環(huán)境下的運行數據，需要進(jìn)行太空實(shí)驗來(lái)進(jìn)行全面深入的研究。

此次搭載任務(wù)，驗證了燃料電池在微重力等空間環(huán)境下的運行規律。掌握微重力等空間環(huán)境條件對燃料電池運行工況的影響機制，可為后續空間燃料電池能源系統在我國載人探月、深空探測等重大工程中的應用提供支撐。

據介紹，529廠(chǎng)燃料電池項目團隊后續將深入開(kāi)展空間燃料電池能源系統的工程化研究工作，實(shí)現我國燃料電池能源系統的宇航應用。