Japanski znanstvenici novim izumom pojednostavljuju proizvodnju čistog goriva

Umjetna fotosinteza koristi sunčevu svjetlost za pretvaranje vode i ugljikovog dioksida u iskoristiva goriva ili sredstva za proizvodnju električne energije. Jedan od ključnih produkata ovog procesa je mravlja kiselina, koja služi kao učinkovit medij za pohranu energije u gorivnim ćelijama. Središnji dio ovog sustava je elektrolizator, uređaj koji pretvara električnu energiju iz solarnih ćelija u kemijsku energiju, omogućujući tako stvaranje i pohranu "goriva".

Najveći izazov s ovom vrstom tehnologije je, naravno, fluktuacija sunčeve svjetlosti tijekom dana. Kako bi se osiguralo učinkovito funkcioniranje sustava, klasični uređaji opremljeni su MPPT (maksimalno praćenje točke snage) tehnologijom koja stalno podešava napon i struju. Ovi problemi obično zahtijevaju dodatnu elektroniku i baterije za stabilizaciju protoka energije, što značajno povećava konačnu cijenu.

Istraživački tim koji vode izvanredni profesor Yasuo Matsubara i profesor Yutaka Amao iz Istraživačkog centra za umjetnu fotosintezu, u suradnji s tvrtkom Iida Group Holdings Co., Ltd., pronašao je elegantno rješenje. Potpuno su redizajnirali elektrolizator koristeći poseban čvrsti elektrolit. Ovaj novi dizajn omogućuje uređaju da sam obavlja MPPT funkciju, čineći vanjske kontrolere, pretvarače i baterije potpuno suvišnima.

Sustav radi automatskim podešavanjem svojih električnih svojstava promjenom toplinskih karakteristika i otpora. Kako se intenzitet sunčeve svjetlosti povećava, elektrolizator se prirodno zagrijava. To zagrijavanje uzrokuje pad električnog otpora, omogućujući slobodan protok električne energije. Zbog ovog samoregulirajućeg fenomena, proizvodnja goriva ostaje stabilna tijekom cijelog dana, a sustav je potpuno automatiziran i neovisan o skupim vanjskim komponentama.

Znanstvenici su potvrdili učinkovitost prototipa u vanjskim testovima, gdje je uređaj uspješno i pouzdano proizvodio mravlju kiselinu unatoč promjenjivim uvjetima osvjetljenja. Tehnologija je prethodno uspješno demonstrirana na izložbi Osaka Kansai Expo 2025 u zajedničkom paviljonu Iida Grupe i sveučilišta. Tamo je sustav proizveo dovoljno mravlje kiseline za napajanje minijaturnog modela, demonstrirajući njegov praktični potencijal za buduću upotrebu i napajanje raznih uređaja u našim domovima. Rezultati ovog istraživanja objavljeni su u stručnom časopisu EES Solar.