宇宙機搭載の低温下で動作する、推進系統合型燃料電池の開発

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19360388
• Research Institution: Japan Aerospace Exploration Agency
• Principal Investigator: 川口 淳一郎 Japan Aerospace Exploration Agency, 宇宙科学研究本部, 教授 (10169691)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 曽根 理嗣 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 准教授 (70373438) ; 羽生 宏人 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教 (60353421)
• Keywords: 燃料電池 / 統合型 / 推進機関 / 宇宙機 / 触媒

Research Abstract

推進系統合型燃料電池は,システム重量軽減を目的として凝固点の低い燃料および酸化剤を用いた推進系として成立させると同時に、これに適用する燃料と酸化剤がそのまま燃料電池を動作させることが狙いである.推進系部分は,燃料・酸化剤の衝突に工夫を施し,低温での着火特性改善を狙った新しいインジェクタの設計検討を実施した.今年度は,この成果を活用して真空燃焼試験を実施した.推進剤を常温からマイナス40℃まで3水準の条件で燃焼然験を実施したところ,噴霧タイプのインジェクタでいずれの条件でも着火することが判明した.温度と着火遅れについては定性的な結果を得ており,薬温が低下すると着火遅れ時間が増大する傾向にあった.今後,オープンカップ試験の結果と合わせて定量的な検討を実施すると共に,低温条件でより安定な着火方式の検討および推進性能評価を実施する予定である.
併せて、上記推進剤を使用し、発電試験を試みている。ここでは酸化剤/燃料の両方を低温保管可能な推進剤とし、発電を実施した。特に、選定されている燃料と酸化剤の性情にあわせた液体推進剤の燃料電池への供給系を試作し、この供給系からの推進剤供給を受けつつ発電が実施可能であることを確認している。加えて、同じ供給系を使用しつつ、低温推進剤を使用した発電時の性能が、通常の推進剤を使用した場合に得られる結果から予測可能な範囲にあることを明確にすることができている。今後は、連続的に発電を持続するための条件の割り出し等を進める予定である。