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空間燃料電池首次在軌試驗(yàn)成功完成

人民日報(bào)發(fā)布時(shí)間:2022-12-09 09:35:51  作者:文陳 馮磊 劉淑芬

  2022年11月12日10時(shí)03分,天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射成功,開啟了我國空間站“T”字基本構(gòu)型完成后的首次貨運(yùn)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(hào)還搭載了由中國航天科技集團(tuán)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(yàn)。

  發(fā)射前,529廠組織由電能源傳輸與控制、流體驅(qū)動(dòng)與傳輸、表面工程技術(shù)3個(gè)專業(yè)形成的燃料電池團(tuán)隊(duì)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(yàn),初步驗(yàn)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(yīng)規(guī)律以及電化學(xué)反應(yīng)的界面特性,為空間燃料電池能源系統(tǒng)的研制和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)提供重要的數(shù)據(jù)和理論支撐。

  隨著我國載人航天任務(wù)的發(fā)展,載人探月和深空探測任務(wù)將面臨長時(shí)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(huì)造成能源系統(tǒng)重量大幅增加,無法滿足載人探月等任務(wù)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(shí)間工作問題,529廠研制團(tuán)隊(duì)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(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(wù)的適應(yīng)性來看,燃料電池反應(yīng)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(tǒng)一體化設(shè)計(jì),提高資源利用效率。

  為此,529廠于2011年開始了適應(yīng)空間環(huán)境的燃料電池能源系統(tǒng)技術(shù)的探索和攻關(guān)工作。研制團(tuán)隊(duì)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(guān)鍵技術(shù),成功研制出了國內(nèi)首臺(tái)空間應(yīng)用氫氧燃料電池工程樣機(jī)。

  燃料電池系統(tǒng)機(jī)理十分復(fù)雜,雖然地面落塔試驗(yàn)或拋物線飛行試驗(yàn)?zāi)軌蚰M微重力或弱重力環(huán)境,但試驗(yàn)時(shí)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(yùn)行數(shù)據(jù),需要進(jìn)行太空實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行全面深入的研究。

  此次搭載任務(wù),驗(yàn)證了燃料電池在微重力等空間環(huán)境下的運(yùn)行規(guī)律。掌握微重力等空間環(huán)境條件對燃料電池運(yùn)行工況的影響機(jī)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(yīng)用提供支撐。

  據(jù)介紹,529廠燃料電池項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)我國燃料電池能源系統(tǒng)的宇航應(yīng)用。(文陳 馮磊 劉淑芬)




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