Naime istraživači na Sveučilištu Osaka Metropolitan stvorili su novi umjetni sustav fotosinteze koji može dosljednije generirati solarno gorivo, a istovremeno eliminirati potrebu za opremom temeljenom na baterijama. Kako su naveli u svom radu objavljenom u časopisu EES Solar, integrirali su samoregulirajuće kemijske komponente izravno u elektrolizator, čime su smanjili složenost sustava i troškove.

Pojašnjavaju da umjetna fotosinteza koristi svjetlost Sunca za pretvorbu vode i ugljikovog dioksida u spojeve bogate energijom. Jedan od produkta toga je mravlja kiselina, kemikalija koja može poslužiti kao gorivo i način pohrane energije.

Od fotosinteze do goriva

Ističu da je u srcu ovih sustava elektrolizer koji pretvara električnu energiju iz solarnih ćelija u kemijsku energiju, a ona se potom pohranjuje u obliku goriva poput mravlje kiseline.

Glavni problem prilikom provođenja umjetne fotosinteze je nedostatak svjetlosti. Kako bi se to riješilo, umjetni sustavi fotosinteze najčešće koriste praćenje točke maksimalne snage (MPPT), metodu koja kontinuirano podešava napon i struju da bi solarne ćelije mogle isporučiti najveću moguću izlaznu snagu.

Međutim to obično ovisi o baterijama i dodatnim elektroničkim komponentama da bi se ujednačio protok energije, što povećava troškove i složenost sustava.

Inteligentno rješenje iz Japana

Kako bi riješili taj problem, tim koji su vodili izvanredni profesor Yasuo Matsubara i profesor Yutaka Amao u Istraživačkom centru za umjetnu fotosintezu na Sveučilištu Osaka Metropolitan surađivao je s tvrtkom Lida Group Holdings na redizajnu samog elektrolizatora.

Njihov pristup koristi posebno dizajniran čvrst elektrolit ugrađen izravno u uređaj. Kao rezultat toga, elektrolizer može automatski samostalno obavljati funkciju MPPT-a, uklanjajući potrebu za upravljačkim sustavima temeljenim na baterijama. Elektrolizator stoga prilagođava električne karakteristike svojim toplinskim i impedancijskim svojstvima.

'Kako se Sunčeva svjetlost povećava, elektrolizator se prirodno zagrijava. Sustav je dizajniran tako da to zagrijavanje uzrokuje pad električnog otpora, omogućujući slobodniji protok električne energije', objasnio je profesor Amao, dodajući: 'Zbog toga on automatski prilagođava svoje električno ponašanje. Ovo samoregulirajuće ponašanje pomaže u održavanju stabilnije proizvodnje goriva tijekom dana i automatizira sustav, a istovremeno smanjuje ovisnost o baterijama i skupim vanjskim komponentama.'

Stabilna proizvodnja pod stvarnom Sunčevom svjetlošću

Kada su istraživači testirali tehnologiju u stvarnim vanjskim uvjetima, sustav je dosljedno proizvodio mravlju kiselinu iz vode i CO2 čak i kada su razine Sunčeve svjetlosti fluktuirale.

'Uspješno je generirao dovoljno mravlje kiseline za napajanje minijaturne diorame u paviljonu, pokazujući njezin potencijal kao učinkovitog umjetnog sustava fotosinteze koji bi se potencijalno mogao koristiti za punjenje uređaja u našim domovima', istaknuli su znanstvenici na kraju.