丰田助推氢能探月

近日，据《日本经济新闻》消息，丰田汽车公司（简称：丰田）与日本三菱重工业股份有限公司（简称：三菱重工）以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)举办联合发布会，公开披露了氢燃料电池月球车Lunar Cruiser的最新进展。丰田月球车开发工程负责人山下健表示，计划在2024年前完成所有的设计，2027年前，完成整个车辆的制造。到2029年，这辆车将借助美国正在研发的新型运载火箭发射升空，前往月球。届时，这辆车将搭载宇航员在月球表面疾驰，开启人类探索月球的新时代。

Lunar Cruiser于2019年开始研发。整车长度约为4米，宽度为5米，高度为3米，相当于两辆面包车的尺寸。这辆月球车可为两名宇航员提供约13立方米的生活和探索空间，内部设施完善，有助于保障月球科研探测工作的有效进行。从外观上看，Lunar Cruiser采用3组宽幅特制车轮6驱系统，以提高车辆的越野能力，降低陷入沙丘或泥土的风险。该月球车搭载了氢燃料电池系统引擎，并配备了一个可伸缩的太阳能电池板。在白天，太阳能电池板可为水电解槽提供电力，产生氢气和氧气；而在夜间，氢气可用于运行燃料电池，延长月球车的运行时间。按照NASA和JAXA的规格要求，Lunar Cruiser在装满氢氧储罐的情况下可行驶约1000公里。单次任务可完成42天内行驶10000公里，累计服役时间可达10年。

值得一提的是，与20世纪70年代阿波罗登月计划中使用的敞篷车不同，丰田Lunar Cruiser将有一个加压的封闭舱室，配备睡眠区和卫生间，可以允许宇航员脱下太空服。该舱室是为两名宇航员所设计，但在紧急情况下可以容纳四名宇航员。

航天探索趋向氢燃料电池技术

实际上，越来越多的探月工程开始探索使用氢燃料电池技术。比如，2022年11月12日，天舟五号发射成功，开启了我国空间站“T”字构型完成后的首次货运任务。据悉，天舟五号搭载了由中国氢能联盟成员单位航天科技集团五院529厂自主研发的燃料电池发电系统载荷，计划开展我国首次燃料电池空间在轨试验，为我国载人探月任务做准备。

为什么要采用燃料电池技术？

载人登月和深空探测等任务可能会遇到长时间无太阳光照的情况，传统的光伏发电能源系统无法满足航天器的能量需求。因此，科学家们将研究重点放在具有较高比能量的燃料电池上。基于燃料电池的再生能源系统，其能量密度是目前最轻的高能可充电电池能量密度的数倍。从未来载人航天任务的适应性来看，燃料电池通过反应消耗氢气和氧气，生成产物水，并可以与航天器的推进、热控、环控等分系统进行一体化设计。这是一种高效、清洁且符合航天器未来发展的新型能源。

丰田在氢能领域布局广泛

早在1992年丰田就着手推进氢能技术相关的研发，涉及燃料电池汽车、燃料电池固定发电机、工厂生产、液氢发动机汽车等多个领域。截至2022年，丰田在氢能领域的合作伙伴覆盖了整车制造、FC系统集成/生产/销售、车辆运营使用以及制氢、储氢、运氢等全产业链上下游。

在氢燃料电池车方面，丰田很早布局。2014年丰田在全球推出第一代MIRAI，这是世界首批量产的氢燃料电池车。2020年，第二代MIRAI上市销售，截至目前MIRAI的销量已超过20000辆，累计行驶距离5.33亿公里。目前，除了乘用车，氢能的广泛应用也延伸到了巴士、卡车、叉车等商用车领域。在今年6月举办的说明会上，丰田预计到 2030 年将销售 10 万辆氢动力燃料电池汽车。

液氢发动机汽车方面，今年8月，丰田公司公布了该项目的最新进展。虽然目前尚未达到可投入市场的实际应用阶段，但已经将液氢燃油泵的运行时间从5月份的10小时延长至13小时。据了解，液态氢需要储存在-253℃以下的环境中，这使得它比气态氢更难处理。对液氢动力汽车而言，最大的问题是向发动机输送燃料的燃油泵，这一零部件在超低温下很难正常工作，原因是不能像传统燃油车的燃油泵一样防止磨损。