Исследователи из Университета города Осака создали систему искусственного фотосинтеза, которая может более надежно производить солнечное топливо, отказавшись от батарейного контрольного оборудования, которое обычно таскается за ней. Интегрировав саморегулирующийся химический компонент непосредственно в электролизер, им удалось снизить как сложность, так и стоимость — потому что нет ничего более "элегантного решения", чем удаление деталей, которые имеют тенденцию ломаться или разряжаться.

Как и фотосинтез, который растения делают миллионы лет без патента, искусственный фотосинтез использует солнечный свет для преобразования воды и углекислого газа в богатые энергией соединения. Одним из таких продуктов является муравьиная кислота — химическое вещество, которое может служить как топливом, так и способом хранения энергии — удобно для тех дней, когда солнце решает взять перерыв.

В основе этих систем лежит электролизер, который преобразует электричество от солнечных элементов в химическую энергию, хранящуюся в виде топлива, такого как муравьиная кислота. Проблема? Солнечный свет печально известен своей непостоянностью — у него есть раздражающая привычка меняться в течение дня. Чтобы справиться с этим, большинство систем искусственного фотосинтеза используют отслеживание точки максимальной мощности (MPPT) — метод, который непрерывно регулирует напряжение и ток, чтобы солнечные элементы могли выдавать пиковую мощность. Но обычные установки MPPT обычно полагаются на батареи и дополнительную электронику для сглаживания потока энергии. Они работают, да, но также добавляют стоимость и сложность, как будто приносишь швейцарский нож к задаче, которая на самом деле требует только отвертки.

Команда под руководством доцента Ясуо Мацубары и профессора Ютаки Амао из Исследовательского центра искусственного фотосинтеза Университета города Осака в партнерстве с Iida Group Holdings Co., Ltd перепроектировала сам электролизер. Их подход использует специально разработанный твердый электролит, встроенный непосредственно в устройство, что позволяет электролизеру автоматически выполнять MPPT самостоятельно — без батарей. По мере увеличения солнечного света электролизер нагревается, вызывая падение его электрического сопротивления и позволяя электричеству течь более свободно. "Это заставляет систему автоматически регулировать свое электрическое поведение", — объяснил профессор Амао, что звучит как самое удовлетворяюще простое решение сложной проблемы с тех пор, как кто-то обнаружил, что крышка на кастрюле заставляет воду закипать быстрее.

При испытаниях в реальных уличных условиях система последовательно производила муравьиную кислоту из воды и CO2, даже когда уровень солнечного света колебался, как нервный фондовый рынок. "Мы были уверены, что это будет успешно", — сказал профессор Мацубара, отметив, что ранее система питала миниатюрную диораму на выставке Osaka Kansai Expo 2025. Результаты были опубликованы в EES Solar, а материалы предоставлены Университетом города Осака — потому что даже науке иногда нужен пиар.