探査等

再⽣型燃料電池システム

背景・目的

アルテミス計画を始め、世界各国の月面探査が活発化していく中、有人活動を含む持続的な月面活動を実現するためには、その活動を支える様々な大型の月面インフラ・システム（月面拠点、月面プラント等）に適用できる電源システムが必須となります。

この電源システムについては、特に、２週間毎に昼夜が訪れる月面特有の環境において、太陽電池による発電が困難な夜間及び日陰時でも電力を供給可能な大型の蓄電システム（例：２週間の越夜では数百kWh以上の蓄電量）が必要となります。しかし、従来の宇宙機向けリチウムイオン電池のみで大容量の蓄電を行い、必要な電力を供給することは、月面に輸送できる物資の重量制約の観点から困難であり、大容量蓄電時のエネルギー密度が高く、軽量化が可能な再生型燃料電池システムの実現が期待されています。

再生型燃料電池システムの実現に向けて、月面では、地上のように大気中の酸素を取り込むことができないため、再生型燃料電池システムを構成するサブシステム（水電解、燃料貯蔵、燃料電池）において純酸素を取り扱うための新たな技術開発が必要となります。我が国では、これまで地上において航空機や潜水艦等の大型システムへの適用に向けた再生型燃料電池システムの技術開発が進められていることや、水素社会の実現に向けて、自動車産業等を中心として水素関連の技術開発が活発に行われています。このため、これらの強みを活かして、大型の月面インフラ・システムに必要な電源システムを構成する共通的な基盤技術となる再生型燃料電池技術を獲得します。また、獲得した本技術により、我が国の民間企業等による大型の月面インフラ・システムを用いた月面活動の促進やビジネス創出への貢献を目指します。

【参考】関連する宇宙技術戦略の記載（抜粋）

太陽電池による発電が困難な日陰時でも電力を供給可能な大型の蓄電システムの開発が必要であることから、全固体電池、高エネルギー密度電池などを含む蓄電技術の開発が非常に重要である。(中略)さらに、今後の有人月面探査活動においては、より大きな蓄電容量が必要となるため、リチウムイオン電池よりも高いエネルギー密度が達成できる高エネルギー密度電池として再生型燃料電池の開発を進める。特に、月面では地上とは異なる純酸素対応(地上では大気中の酸素を使用するが、宇宙では酸素タンクから100%酸素を供給する必要がある)の材料研究や、低重力環境における水電解装置の研究開発も進める。水電解装置については、真空・高放射線量等の環境条件でも運用可能な技術の確立に向けた実証を行うため、月着陸機にも搭載可能な小型・軽量の装置の開発を着実に実施することが重要である。（3. Ⅲ.（2）.③.ⅱ）