2022年11月12日10時03分，天舟五號貨運飛船發(fā)射成功，開啟了我國空間站“T”字基本構型完成后的首次貨運任務。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廠自主研發(fā)的空間燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷，開展我國首次燃料電池能源系統(tǒng)在軌試驗。
發(fā)射前，529廠組織由電能源傳輸與控制、流體驅(qū)動與傳輸、表面工程技術3個專業(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(tǒng)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(guī)律以及電化學反應的界面特性，為空間燃料電池能源系統(tǒng)的研制和關鍵技術攻關提供重要的數(shù)據(jù)和理論支撐。
隨著我國載人航天任務的發(fā)展，載人探月和深空探測任務將面臨長時間的無太陽光照環(huán)境。如果還是采用傳統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，會造成能源系統(tǒng)重量大幅增加，無法滿足載人探月等任務供電需求，亟待開發(fā)新的能源系統(tǒng)。
為了解決航天器在無太陽光照期間長時間工作問題，529廠研制團隊把目光鎖定在氫氧燃料電池上。基于氫氧燃料電池的再生能源系統(tǒng)是目前高能可充電池比能量的數(shù)倍。從未來載人航天任務的適應性來看，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、熱控、環(huán)控等分系統(tǒng)一體化設計，提高資源利用效率。
為此，529廠于2011年開始了適應空間環(huán)境的燃料電池能源系統(tǒng)技術的探索和攻關工作。研制團隊通過多年不懈努力，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(tǒng)穩(wěn)態(tài)控制等關鍵技術，成功研制出了國內(nèi)首臺空間應用氫氧燃料電池工程樣機。
燃料電池系統(tǒng)機理十分復雜，雖然地面落塔試驗或拋物線飛行試驗能夠模擬微重力或弱重力環(huán)境，但試驗時間極短，無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(shù)據(jù)，需要進行太空實驗來進行全面深入的研究。
此次搭載任務，驗證了燃料電池在微重力等空間環(huán)境下的運行規(guī)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(xù)空間燃料電池能源系統(tǒng)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(jù)介紹，529廠燃料電池項目團隊后續(xù)將深入開展空間燃料電池能源系統(tǒng)的工程化研究工作，實現(xiàn)我國燃料電池能源系統(tǒng)的宇航應用。
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