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我國首臺空間應(yīng)用燃料電池升空

科技日報發(fā)布時間:2022-11-14 09:56:20  作者:付毅飛

  11月12日,天舟五號貨運(yùn)飛船發(fā)射成功,開啟了我國空間站“T”字構(gòu)型完成后的首次貨運(yùn)任務(wù)。飛船上搭載了由中國航天科技集團(tuán)五院529廠自主研發(fā)的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)載荷,計劃開展我國首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)。

  隨著我國載人航天任務(wù)的發(fā)展,載人探月任務(wù)會面臨月夜長時間無太陽光照等情況。如果采用傳統(tǒng)儲能發(fā)電系統(tǒng),會造成探測器重量的大幅增加,無法滿足載人探月任務(wù)的能源系統(tǒng)需求。因此,亟須研究并采用新的能源系統(tǒng),支撐載人航天任務(wù)的正常實(shí)施。

  為了解決航天器的月夜長時間工作問題,研制團(tuán)隊通過大量調(diào)研分析,把目光鎖定在具有較高比能量的氫氧燃料電池上。

  基于燃料電池的再生能源系統(tǒng),其比能量是目前可充電電池的數(shù)倍。從未來載人航天任務(wù)的適應(yīng)性來看,燃料電池還可以與推進(jìn)、熱控、環(huán)控等分系統(tǒng)進(jìn)行一體化設(shè)計,提高資源利用效率。

  為此,中國航天科技集團(tuán)五院529廠于2011年開始了適用于空間微重力環(huán)境的燃料電池相關(guān)技術(shù)研究,研制團(tuán)隊聯(lián)合國內(nèi)高校及科研院所,通過多年攻關(guān),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)首臺空間應(yīng)用燃料電池工程樣機(jī)。

  燃料電池系統(tǒng)在工作中涉及多種物理和化學(xué)過程,特別在氣—液—固多相界面上,反應(yīng)過程十分復(fù)雜。由于落塔試驗(yàn)或拋物線飛行試驗(yàn)只能在極短時間內(nèi)模擬微重力或弱重力環(huán)境,在這么短的時間內(nèi)無法充分獲得燃料電池在空間微重力環(huán)境下的運(yùn)行數(shù)據(jù)和信息,因此需要開展太空實(shí)驗(yàn),進(jìn)行全面深入研究。

  此次搭載任務(wù),將驗(yàn)證燃料電池在微重力等空間環(huán)境下的運(yùn)行特性規(guī)律,掌握微重力等空間環(huán)境對燃料電池運(yùn)行條件下的參數(shù)特性的影響規(guī)律,為后續(xù)宇航燃料電池應(yīng)用設(shè)計提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐,推動宇航燃料電池應(yīng)用發(fā)展,為我國載人探月任務(wù)推進(jìn)提供有力支持。(記者 付毅飛)

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