Teledyne und NASA treiben Wasserstoff-Brennstoffzellen-Technologie voran

Key Takeaways

• Teledyne Energy Systems (TES) hat ein Space Act Agreement mit dem NASA-Glenn Research Center und dem Johnson Space Center unterzeichnet.
• Die Partnerschaft wird das Hydrogen Electrical Power System (HEPS) von Technology Readiness Level (TRL) 5 auf TRL 7 bis Ende 2027 vorantreiben.
• HEPS ist eine hocheffiziente, luftunabhängige Wasserstoff-Brennstoffzelle, die 5 kW Dauerleistung bei >30 % elektrischer Effizienz im Vakuum und bei extremen Temperaturbedingungen liefern kann.
• Das System wird dafür positioniert, Mondhabitaten, Oberflächen-Mobilitätsplattformen und Tiefraummissionen zu versorgen und ergänzt die Roadmaps der NASA für Solarpaneele und Radioisotopen-Thermoelektrische Generatoren (RTG).

NASA-TES Collaboration Overview

Space Act Agreement Objectives

• Joint Development: Die NASA-Standorte Glenn und Johnson stellen Testkammern, Vakuum-Thermal-Einrichtungen und System-Engineering-Expertise bereit.
• Milestone-Driven Schedule:
  1. Pre-validation (TRL 5 → 6): Komponenten-Tests in simuliertem Mond-Vakuum (10⁻⁶ torr) und Temperaturschwankungen (-150 °C bis +120 °C).
  2. System-level Demonstration (TRL 6 → 7): Betrieb eines Voll-Skalen-HEPS-Prototyps für mindestens 10 000 h in einer Weltraum-Umgebungskammer.

Why Hydrogen Fuel Cells?

• Air-Independent: Anders als Solarpaneele ist HEPS nicht auf Sonnenlicht angewiesen und eignet sich daher ideal für dauerhaft beschattete Krater oder Missionen jenseits von 1 AU.
• High Energy Density: Flüssiger Wasserstoff (≈ 8 MJ kg⁻¹) liefert etwa 3× die spezifische Energie von Lithium-Ion-Batterien, die in aktuellen ISS-Modulen verwendet werden.
• Scalable Power: Modulare Stacks können kombiniert werden, um 10 kW oder mehr zu erreichen und größere Habitat- bzw. Rover-Energiebedarfe zu decken.

HEPS Technical Highlights

*Solar array figures represent state-of-the-art multi-junction cells used on the Lunar Gateway.

Mission Applications

Path to TRL 7

1. Component Validation (2024-2025): Membrane electrode assemblies (MEA) tested for > 3,000 h durability; pressure-vessel certification for liquid-hydrogen tanks (ISO-11119-3).
2. Integrated Prototype (2025-2026): 5 kW stack assembled, integrated with power-management electronics (PME) and thermal-control loops.
3. Environmental Demonstration (2026-2027): Full-system run in NASA’s Large Vacuum-Thermal Test Facility (LVTTF) replicating lunar night (14 days, –173 °C).
4. Flight-Ready Review (Late 2027): Independent NASA review to certify HEPS for inclusion in Artemis-based lunar logistics missions.

Bottom Line

The NASA-Teledyne partnership accelerates a hydrogen-fuel-cell power architecture that could become the workhorse for lunar outposts and deep-space explorers. By moving HEPS from TRL 5 to TRL 7 within the next three years, the collaboration delivers a high-specific-power, air-independent solution that outperforms both solar arrays and RTGs in mass, efficiency, and operational flexibility. If the scheduled milestones are met, HEPS will be ready for integration into Artemis-derived missions, offering NASA a robust, low-mass alternative for sustained human presence beyond Earth.