2022年11月12日，天舟五號(hào)貨運(yùn)飛船發(fā)射成功，開(kāi)啟了我國(guó)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(guó)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(jì)劃開(kāi)展我國(guó)首次燃料電池空間在軌試驗(yàn)。

隨著我國(guó)載人航天任務(wù)的發(fā)展，載人探月任務(wù)會(huì)面臨月夜長(zhǎng)時(shí)間無(wú)太陽(yáng)光照等情況。如果采用傳統(tǒng)儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)，會(huì)造成探測(cè)器重量的大幅增加，無(wú)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(zhǎng)時(shí)間工作問(wèn)題，研制團(tuán)隊(duì)通過(guò)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(lái)載人航天任務(wù)的適應(yīng)性來(lái)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(jì)，提高資源利用效率。

為此，中國(guó)航天科技集團(tuán)五院529廠于2011年開(kāi)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(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)高校及科研院所，通過(guò)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(guó)內(nèi)首臺(tái)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(guò)程，特別在氣—液—固多相界面上，反應(yīng)過(guò)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(shí)間內(nèi)模擬微重力或弱重力環(huán)境，在這么短的時(shí)間內(nèi)無(wú)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(kāi)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(duì)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(jì)提供理論指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐，推動(dòng)宇航燃料電池應(yīng)用發(fā)展，為我國(guó)載人探月任務(wù)推進(jìn)提供有力支持。