太空低浓度氢气提纯压缩储存装置

该装置面向深空探测场景下的原位资源利用需求，针对星际空间获取的低浓度含氢混合气体设计，核心作用是为在轨卫星、深空探测器提供稳定的高纯度氢燃料供给，解决长周期航天任务中燃料携带量受限、补给难度大的行业痛点。整套装置集成了气体预处理、钯基催化纯化、金属氢化物压缩、高压储氢、管路输配多个功能模块，前端通过大口径波纹进气管道对接星际气体采集端，进气段内置初滤结构拦截混合气体中的固体颗粒杂质，避免杂质进入后端纯化单元造成催化层失效。纯化单元采用钯膜催化分离结构，在适配太空环境的温控条件下，仅允许混合气体中的氢分子穿过钯层实现分离，可将占比仅七成的含氢混合气提纯至燃料电池、推进系统所需的高纯度氢标准，分离后的杂质气体通过旁通管路直接外排，无需额外复杂的尾气处理结构。压缩单元采用无油润滑的金属卤化物压缩结构，相比传统活塞式压缩机更适配太空低重力、无常规维护条件的使用场景，通过金属氢化物吸放氢过程中的体积变化实现氢气的逐级增压，最终将纯化后的氢气增压至储存要求的压力等级，输送至卧式圆柱形储氢罐内完成固态储存，储氢罐采用带加强筋的承压壳体设计，外部设置防护框架避免太空碎片撞击造成罐体损伤，罐体上集成压力、温度监测接口，可实时反馈储氢状态。整套装置的管路布局采用模块化排布，不同功能单元之间通过带快接结构的金属管道连接，阀门、仪表均沿管路外侧规整布置，既压缩了整体安装占用空间，也便于在轨状态下的模块更换与故障排查；装置底部设置标准化安装支座，可直接固定在探测器的载荷安装平台上，进气端预留通用对接法兰，可适配不同规格的星际气体采集设备，出气端设置两个独立输出接口，可分别对接探测器推进系统与燃料电池系统，同时满足轨控动力供给与星载设备供电的双重需求。设计过程中充分考虑太空环境的温差变化，所有管路、罐体、功能部件均做了隔热防护处理，避免极端温度影响设备运行稳定性，各运动部件均采用防松脱结构设计，可承受发射阶段的强振动冲击与在轨运行阶段的微重力环境，整套装置无需频繁人工维护，可按照预设程序自动完成进气、纯化、压缩、储存、供气全流程运行，适配长周期无人深空探测任务的使用要求。