Исследователи из Осакского столичного университета разработали новую систему искусственного фотосинтеза. Она может более стабильно производить солнечное топливо и при этом не требует батарейного управляющего оборудования.
Главное изменение — саморегулирующийся химический компонент встроили прямо в электролизёр. Благодаря этому система стала проще и потенциально дешевле.
Как и обычный фотосинтез у растений, искусственный фотосинтез использует солнечный свет, чтобы превращать воду и углекислый газ в богатые энергией соединения. Один из таких продуктов — муравьиная кислота. Она может служить топливом и способом хранения энергии.
Как солнечный свет превращают в топливо
В центре таких систем находится электролизёр. Он принимает электричество от солнечных элементов и превращает его в химическую энергию. Затем эта энергия сохраняется в виде топлива, например муравьиной кислоты.
Но есть проблема: солнечный свет в течение дня постоянно меняется. Чтобы система работала эффективно, ей нужно подстраиваться под эти изменения.
Обычно для этого используют технологию MPPT — отслеживание точки максимальной мощности. Она постоянно регулирует напряжение и ток, чтобы солнечные элементы отдавали как можно больше энергии.
Но традиционные MPPT-системы часто требуют батарей и дополнительной электроники. Они помогают выравнивать поток энергии, но делают установку дороже и сложнее.
Электролизёр, который сам себя регулирует
Команда под руководством доцента Ясуо Мацубары и профессора Ютаки Амао из Исследовательского центра искусственного фотосинтеза при Осакском столичном университете решила изменить сам электролизёр.
Исследователи работали вместе с Iida Group Holdings Co., Ltd. Их подход основан на специально разработанном твёрдом электролите, встроенном прямо в устройство.
В результате электролизёр может сам выполнять функцию MPPT — без батарейного управления, внешней электроники и преобразователей.
Система подстраивает свои электрические характеристики за счёт собственных тепловых и импедансных свойств.
Профессор Амао объяснил: когда солнечный свет усиливается, электролизёр естественным образом нагревается. Конструкция сделана так, что при нагреве электрическое сопротивление снижается, и ток проходит легче. Так устройство автоматически меняет своё электрическое поведение.
По его словам, такая саморегуляция помогает поддерживать более стабильное производство топлива в течение дня, автоматизирует систему и снижает зависимость от батарей и дорогих внешних компонентов.
Стабильная работа под настоящим солнцем
Исследователи проверили технологию в реальных уличных условиях. Даже когда уровень солнечного света менялся, система продолжала стабильно производить муравьиную кислоту из воды и CO₂.
Профессор Мацубара отметил, что команда была уверена в успехе, поскольку ранее уже показывала эту разработку на выставке Joint Pavilion Iida Group × Osaka Metropolitan University в рамках Osaka Kansai Expo 2025.
Там система произвела достаточно муравьиной кислоты, чтобы запитать миниатюрную диораму в павильоне. По словам исследователя, это показало потенциал искусственного фотосинтеза как эффективной системы, которую в будущем можно было бы использовать для зарядки домашних устройств.
Результаты работы опубликованы в журнале EES Solar.
