Vědci z Osaky vyvinuli umělou fotosyntézu bez baterií: Stabilní výroba čistého paliva je levnější

Tým výzkumníků z Osaka Metropolitan University dosáhl významného pokroku v oblasti umělé fotosyntézy. Vyvinuli zařízení, které se dokáže regulovat samo, aniž by se spoléhalo na bateriový řídicí systém.

Tým výzkumníků z Osaka Metropolitan University dosáhl významného pokroku v oblasti umělé fotosyntézy. Vyvinuli zařízení, které se dokáže regulovat samo, aniž by se spoléhalo na bateriový řídicí systém. Odstraněním potřeby této dodatečné komponenty se výrazně snižují náklady i složitost výroby solárních paliv, což otevírá cestu k jejich širšímu využití.

Stejně jako přirozený proces využívaný rostlinami, umělá fotosyntéza využívá sluneční světlo k přeměně vody a oxidu uhličitého na sloučeniny bohaté na energii. V tomto novém systému je konečným produktem kyselina mravenčí, chemikálie, kterou lze skladovat a později použít jako čisté palivo nebo důležitou průmyslovou surovinu. Klíčovým prvkem je elektrolyzér, který přeměňuje elektřinu generovanou solárními články na chemickou energii, čímž umožňuje efektivní zachycení a uložení solární energie ve formě kyseliny mravenčí pro budoucí použití.

Udržování efektivní výroby solárního paliva je obvykle náročné, když se intenzita slunečního světla během dne mění. Mnoho systémů umělé fotosyntézy se proto spoléhá na techniku známou jako sledování bodu maximálního výkonu (MPPT), která nepřetržitě upravuje napětí a proud, aby solární články pracovaly s nejvyšší možnou účinností. Konvenční nastavení MPPT však často vyžadují baterie nebo dodatečný elektronický řídicí hardware k vyhlazení kolísání toku energie. Tyto dodatečné komponenty zvyšují náklady i technickou složitost, což ztěžuje rozsáhlé nasazení systémů umělé fotosyntézy.

Pro řešení této výzvy vyvinul výzkumný tým pod vedením docenta Yasua Matsubary a profesora Yutaky Amaa jednodušší systém umělé fotosyntézy tím, že řídicí funkci zabudoval přímo do elektrolyzéru. Ve spolupráci se společností Iida Group Holdings Co., Ltd. integrovali do zařízení speciální pevný elektrolyt. Namísto závislosti na bateriích a dodatečných elektronických řídicích prvcích pro efektivní provoz solárních článků se nový elektrolyzér dokáže automaticky přizpůsobit. Využívá vlastnosti pevného elektrolytu k regulaci svého elektrického chování, což mu umožňuje provádět funkci MPPT bez dalšího hardwaru.

Systém automaticky reaguje na změny slunečního světla bez potřeby externích ovládacích prvků. Jak se intenzita slunečního záření zvyšuje, elektrolyzér se zahřívá, což snižuje jeho elektrický odpor a umožňuje snadnější tok elektřiny. Tato vestavěná odezva umožňuje zařízení upravovat své vlastní elektrické chování a udržovat efektivní provoz. Vestavěný samoregulační mechanismus pomáhá udržovat konzistentnější výrobu paliva po celý den a zároveň snižuje potřebu baterií a dalšího drahého externího hardwaru. Automatickým přizpůsobením se měnícím se podmínkám systém také zjednodušuje celkový design.