Исследователи из Университета Осаки (Osaka Metropolitan University) разработали систему искусственного фотосинтеза, которая производит солнечное топливо (муравьиную кислоту) более стабильно даже при переменной освещённости. Главное новшество — система работает без батарей и внешних контроллеров, а функцию отслеживания точки максимальной мощности (MPPT) выполняет сам электролизёр благодаря встроенному твёрдому электролиту.
Технология позволяет снизить стоимость и сложность установки, сохраняя при этом стабильную работу в реальных условиях.
Как работает саморегулирующаяся система
В обычных системах искусственного фотосинтеза для эффективной работы солнечных элементов при меняющейся освещённости используют электронные контроллеры MPPT, которые требуют батарей или дополнительных схем. Это увеличивает стоимость и сложность всей установки.
Японские учёные интегрировали специальный твёрдый электролит непосредственно в электролизёр. Теперь сам электролизёр выполняет функцию MPPT. При увеличении солнечного излучения устройство нагревается, его электрическое сопротивление падает, и ток начинает течь свободнее. При уменьшении освещённости процесс происходит в обратную сторону. Таким образом, система автоматически подстраивается под текущие условия без внешнего вмешательства.
«По мере увеличения солнечного света электролизёр естественным образом нагревается. Система устроена так, что это нагревание вызывает снижение электрического сопротивления, позволяя электричеству течь более свободно», — объяснил профессор Ютака Амао (Yutaka Amao).
Результаты и перспективы
В ходе испытаний в реальных условиях при колебаниях интенсивности солнечного света система стабильно производила муравьиную кислоту из воды и углекислого газа. Технология была продемонстрирована на выставке Osaka Kansai Expo 2025, где вырабатываемой муравьиной кислоты хватало для питания миниатюрной диорамы в павильоне.
По словам исследователей, такой подход позволяет автоматизировать процесс, снизить зависимость от батарей и дорогих внешних компонентов, а также повысить стабильность производства топлива в течение дня.
Система опубликована в журнале EES Solar. Учёные считают, что подобные технологии в будущем могут использоваться для производства солнечного топлива в домашних условиях и в распределённых энергетических системах.
