我國首台空間應用燃料電池升空

◎本報記者 付毅飛

11月12日，天舟五號貨運飛船發射成功，開啓了我國空間站“T”字構型完成後的首次貨運任務。飛船上搭載了由中國航天科技集團五院529廠自主研發的燃料電池發電系統載荷，計劃開展我國首次燃料電池空間在軌試驗。

隨着我國載人航天任務的發展，載人探月任務會面臨月夜長時間無太陽光照等情況。如果採用傳統儲能發電系統，會造成探測器重量的大幅增加，無法滿足載人探月任務的能源系統需求。因此，亟須研究並採用新的能源系統，支撐載人航天任務的正常實施。

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

基於燃料電池的再生能源系統，其比能量是目前可充電電池的數倍。從未來載人航天任務的適應性來看，燃料電池還可以與推進、熱控、環控等分系統進行一體化設計，提高資源利用效率。

為此，中國航天科技集團五院529廠於2011年開始了適用於空間微重力環境的燃料電池相關技術研究，研製團隊聯合國內高校及科研院所，通過多年攻關，突破了宇航燃料電池靜態排水、空間環境水氣熱管理、系統穩態控制等關鍵技術，成功研製出了國內首台空間應用燃料電池工程樣機。

燃料電池系統在工作中涉及多種物理和化學過程，特別在氣—液—固多相界面上，反應過程十分複雜。由於落塔試驗或拋物線飛行試驗只能在極短時間內模擬微重力或弱重力環境，在這麼短的時間內無法充分獲得燃料電池在空間微重力環境下的運行數據和信息，因此需要開展太空實驗，進行全面深入研究。

此次搭載任務，將驗證燃料電池在微重力等空間環境下的運行特性規律，掌握微重力等空間環境對燃料電池運行條件下的參數特性的影響規律，為後續宇航燃料電池應用設計提供理論指導和數據支撐，推動宇航燃料電池應用發展，為我國載人探月任務推進提供有力支持。

（素材來源：中國航天科技集團五院）