化學(xué)博士張洪章出征太空，他將在飛船內(nèi)做什么實驗？

今天11月1日凌晨，神舟二十一號航天員乘組人員指令長張陸、航天飛行工程師武飛、載荷專家張洪章已經(jīng)在太空與 神舟二十號航天員乘組成功會師。

以下內(nèi)容參考：華夏儲能、光儲焦點

其中的這位來自中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所的研究員，以載荷專家身份叩問蒼穹，將在太空開展電池技術(shù)相關(guān)研究實驗。

01

80后學(xué)霸“轉(zhuǎn)型”

張洪章與航天的緣分，早在近二十年前就已種下。

這位1986年出生于山東省濱州市鄒平市臨池鎮(zhèn)農(nóng)村的科學(xué)家，在高中時期聽到了神舟五號發(fā)射成功以及我國首位航天員楊利偉的消息，內(nèi)心便埋下了航天的種子。

與大多數(shù)航天員不同，張洪章是戴著高度數(shù)眼鏡的科研工作者。

他于2004年至2008年就讀于山東大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位；2008年至2013年就讀于中國科學(xué)院大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，獲工學(xué)博士學(xué)位。

博士畢業(yè)后，張洪章進(jìn)入中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所工作，2013年7月起任研究所副研究員；2015年7月起任課題組長；2018年7月起任研究員。

張洪章現(xiàn)任潔凈能源國家實驗室高性能儲能電池關(guān)鍵材料研究組（DNL1701）課題組長，大連化物所張大煜青年學(xué)者。

張洪章的研究方向幾乎囊括了儲能產(chǎn)業(yè)的熱點領(lǐng)域：一是鋰/硫原電池、低溫動力電池、鉛炭蓄電池、鋰離子混合超級電容器的設(shè)計及關(guān)鍵材料開發(fā)，涉及碳材料、正負(fù)極活性物質(zhì)、隔膜、電解液、集流體與電池結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域；二是全釩液流電池用離子傳導(dǎo)膜的研發(fā)，包括離子交換膜、多孔離子傳導(dǎo)膜等。

他的科研成果也令人矚目：2013年，突破全釩液流電池非氟離子傳導(dǎo)膜技術(shù)，直接實現(xiàn)進(jìn)口替代，幫行業(yè)省下“冤枉錢”；2016年，研究出能在-40℃充放電的低溫鋰離子電池，性能甩磷酸鐵鋰幾條街；2019年，開發(fā)出高比能量鋰/氟化碳原電池關(guān)鍵材料（替代進(jìn)口）及電芯制備技術(shù)，性能直接沖到當(dāng)時國內(nèi)頂尖水平。

當(dāng)國家選拔航天員的通知到達(dá)單位時，張洪章一開始還以為是朋友在開玩笑。從科研工作者到航天員，體能訓(xùn)練成了他必須彌補(bǔ)的短板。

他坦言，進(jìn)入到航天員隊伍后，體能訓(xùn)練成為他必須補(bǔ)的短板。經(jīng)過長時間的科學(xué)鍛煉，張洪章的身體素質(zhì)有了很大改善。

02

在太空做鋰電實驗

作為神舟二十一號的載荷專家，張洪章的主要職責(zé)是在空間站開展空間科學(xué)與應(yīng)用研究任務(wù)。他將在太空開展鋰離子電池電化學(xué)光學(xué)原位研究。

為什么非要到太空做電池實驗？地球上的實驗室難道不夠用嗎？

太空的微重力環(huán)境是地面無法模擬的，也是檢驗技術(shù)可靠性的“終極試驗場”。這次張洪章攜帶的鋰離子電池電化學(xué)光學(xué)原位研究項目，將通過科學(xué)判斷、精細(xì)調(diào)節(jié)光學(xué)實驗設(shè)備，開展微重力環(huán)境下的鋰離子電池原位光學(xué)觀測實驗。

該項目旨在獲取微重力下鋰枝晶生長全流程影像。鋰枝晶是影響鋰電池安全性和壽命的關(guān)鍵因素，在太空微重力環(huán)境下觀察其生長規(guī)律，可能為解決鋰電池枝晶問題提供全新思路。

張洪章表示：“能夠?qū)⒆约涸O(shè)計的實驗帶上空間站，是每一位載荷專家的夙愿。我期待著在太空環(huán)境下開展這項研究，并取得滿意的成果?！?/p>

鋰離子電池因重量輕且壽命長，已成為完成各類太空任務(wù)的重要供電來源。研究鋰離子電池在太空環(huán)境下的性能演化規(guī)律，能夠為后續(xù)太空任務(wù)中鋰離子電池的研制和高可靠應(yīng)用提供重要理論支撐。

03

天地聯(lián)動的協(xié)同創(chuàng)新

神舟二十一號的太空實驗將觸發(fā)儲能技術(shù)三重變革。

在技術(shù)驗證層面，太空極端環(huán)境將成為地面材料研發(fā)的“天然實驗室”。鋰離子電池在失重狀態(tài)下的性能衰減數(shù)據(jù)，可能暴露傳統(tǒng)電解液配方在真空、輻射環(huán)境中的缺陷，倒逼材料科學(xué)家開發(fā)耐極端條件的新型電解液。

應(yīng)用場景層面，實驗成果直接賦能深空探索。月球基地、火星探測等任務(wù)對儲能系統(tǒng)提出極端要求——需耐受-180℃至120℃的劇烈溫差，并支撐長達(dá)14天的無光照期。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)層面，將形成“太空-地面”協(xié)同創(chuàng)新的生態(tài)閉環(huán)。隨著“空間站+深空基地”體系構(gòu)建，太空驗證的智能算力平臺可率先應(yīng)用于衛(wèi)星儲能系統(tǒng)，其算法優(yōu)化后的能效管理經(jīng)驗，將通過技術(shù)遷移反哺地面儲能網(wǎng)絡(luò)。

這種雙向技術(shù)流動，將推動儲能產(chǎn)業(yè)鏈從單一場景向“天地互濟(jì)”的立體化生態(tài)升級，最終形成覆蓋太空、地面、海洋的多維儲能技術(shù)體系。

10月31日23時44分，神舟二十一號載人飛船將在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，全球儲能圈都在等待張洪章從太空發(fā)回的“實驗報告”。這次在太空中進(jìn)行的鋰電池研究，極有可能為地面儲能技術(shù)帶來全新啟發(fā)，推動儲能產(chǎn)業(yè)向前邁出一大步。

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