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空间燃料电池首次在轨试验成功完成(创新故事)

发布时间:2022-12-09 14:43

  2022年11月12日10时03分,天舟五号货运飞船发射成功,开启了我国空间站T字基本构型完成后的首次货运任务。在中国载人航天工程办公室的大力支持下,天舟五号还搭载了由中国航天科技集团五院529厂自主研发的空间燃料电池发电系统载荷,开展我国首次燃料电池能源系统在轨试验。

  发射前,529厂组织由电能源传输与控制、流体驱动与传输、表面工程技术3个专业形成的燃料电池团队完成了产品研制并顺利装上飞船。在轨期间,空间燃料电池顺利完成了在轨试验,初步验证了燃料电池能源系统在轨舱外真空、低温及微重力条件下发电特性、变功率响应规律以及电化学反应的界面特性,为空间燃料电池能源系统的研制和关键技术攻关提供重要的数据和理论支撑。

  随着我国载人航天任务的发展,载人探月和深空探测任务将面临长时间的无太阳光照环境。如果还是采用传统光伏发电系统,会造成能源系统重量大幅增加,无法满足载人探月等任务供电需求,亟待开发新的能源系统。

  为了解决航天器在无太阳光照期间长时间工作问题,529厂研制团队把目光锁定在氢氧燃料电池上。基于氢氧燃料电池的再生能源系统是目前高能可充电池比能量的数倍。从未来载人航天任务的适应性来看,燃料电池反应消耗氢气和氧气,生成产物是水,还可以与推进、热控、环控等分系统一体化设计,提高资源利用效率。

  为此,529厂于2011年开始了适应空间环境的燃料电池能源系统技术的探索和攻关工作。研制团队通过多年不懈努力,突破了宇航燃料电池静态排水、空间环境水气热管理、系统稳态控制等关键技术,成功研制出了国内首台空间应用氢氧燃料电池工程样机。

  燃料电池系统机理十分复杂,虽然地面落塔试验或抛物线飞行试验能够模拟微重力或弱重力环境,但试验时间极短,无法充分获得燃料电池在空间微重力和真空的环境下的运行数据,需要进行太空实验来进行全面深入的研究。

  此次搭载任务,验证了燃料电池在微重力等空间环境下的运行规律。掌握微重力等空间环境条件对燃料电池运行工况的影响机制,可为后续空间燃料电池能源系统在我国载人探月、深空探测等重大工程中的应用提供支撑。

  据介绍,529厂燃料电池项目团队后续将深入开展空间燃料电池能源系统的工程化研究工作,实现我国燃料电池能源系统的宇航应用。

  2022年11月12日10时03分,天舟五号货运飞船发射成功,开启了我国空间站T字基本构型完成后的首次货运任务。在中国载人航天工程办公室的大力支持下,天舟五号还搭载了由中国航天科技集团五院529厂自主研发的空间燃料电池发电系统载荷,开展我国首次燃料电池能源系统在轨试验。

  发射前,529厂组织由电能源传输与控制、流体驱动与传输、表面工程技术3个专业形成的燃料电池团队完成了产品研制并顺利装上飞船。在轨期间,空间燃料电池顺利完成了在轨试验,初步验证了燃料电池能源系统在轨舱外真空、低温及微重力条件下发电特性、变功率响应规律以及电化学反应的界面特性,为空间燃料电池能源系统的研制和关键技术攻关提供重要的数据和理论支撑。

  随着我国载人航天任务的发展,载人探月和深空探测任务将面临长时间的无太阳光照环境。如果还是采用传统光伏发电系统,会造成能源系统重量大幅增加,无法满足载人探月等任务供电需求,亟待开发新的能源系统。

  为了解决航天器在无太阳光照期间长时间工作问题,529厂研制团队把目光锁定在氢氧燃料电池上。基于氢氧燃料电池的再生能源系统是目前高能可充电池比能量的数倍。从未来载人航天任务的适应性来看,燃料电池反应消耗氢气和氧气,生成产物是水,还可以与推进、热控、环控等分系统一体化设计,提高资源利用效率。

  为此,529厂于2011年开始了适应空间环境的燃料电池能源系统技术的探索和攻关工作。研制团队通过多年不懈努力,突破了宇航燃料电池静态排水、空间环境水气热管理、系统稳态控制等关键技术,成功研制出了国内首台空间应用氢氧燃料电池工程样机。

  燃料电池系统机理十分复杂,虽然地面落塔试验或抛物线飞行试验能够模拟微重力或弱重力环境,但试验时间极短,无法充分获得燃料电池在空间微重力和真空的环境下的运行数据,需要进行太空实验来进行全面深入的研究。

  此次搭载任务,验证了燃料电池在微重力等空间环境下的运行规律。掌握微重力等空间环境条件对燃料电池运行工况的影响机制,可为后续空间燃料电池能源系统在我国载人探月、深空探测等重大工程中的应用提供支撑。

  据介绍,529厂燃料电池项目团队后续将深入开展空间燃料电池能源系统的工程化研究工作,实现我国燃料电池能源系统的宇航应用。


标签 创新 / 电池 / 燃料 / 首次 / 成功 / 空间 / 完成 / 试验 / 

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