Gli scienziati giapponesi semplificano la produzione di combustibili puliti con una nuova invenzione.

La fotosintesi artificiale utilizza la luce solare per convertire acqua e anidride carbonica in combustibili utilizzabili o in mezzi per generare elettricità. Uno dei prodotti chiave di questo processo è l'acido formico, che funge da efficiente mezzo di accumulo di energia nelle celle a combustibile. Il fulcro di questo sistema è un elettrolizzatore, un dispositivo che converte l'elettricità proveniente dalle celle solari in energia chimica, consentendo così la creazione e l'immagazzinamento del "combustibile".

La sfida maggiore con questo tipo di tecnologia è, ovviamente, la fluttuazione della luce solare durante il giorno. Per garantire un funzionamento efficiente del sistema, i dispositivi classici sono dotati di tecnologia MPPT (Maximum Power Point Tracking), che regola costantemente tensione e corrente. Questi problemi richiedono solitamente componenti elettronici e batterie aggiuntive per stabilizzare il flusso di energia, il che aumenta significativamente il costo finale.

Un team di ricerca guidato dal professore associato Yasuo Matsubara e dal professor Yutaka Amao del Centro di Ricerca sulla Fotosintesi Artificiale, in collaborazione con Iida Group Holdings Co., Ltd., ha trovato una soluzione elegante. Hanno completamente riprogettato l'elettrolizzatore utilizzando uno speciale elettrolita solido. Questo nuovo design consente al dispositivo di svolgere autonomamente la funzione MPPT, rendendo completamente superflui controller esterni, inverter e batterie.

Il sistema funziona regolando automaticamente le proprie proprietà elettriche modificando le caratteristiche termiche e la resistenza. Con l'aumentare dell'intensità della luce solare, l'elettrolizzatore si riscalda naturalmente. Questo riscaldamento provoca una diminuzione della resistenza elettrica, consentendo il libero flusso di elettricità. Grazie a questo fenomeno di autoregolazione, la produzione di combustibile rimane stabile durante tutto il giorno e il sistema è completamente automatizzato e indipendente da costosi componenti esterni.

Gli scienziati hanno confermato l'efficienza del prototipo in test all'aperto, dove il dispositivo ha prodotto acido formico in modo efficace e affidabile nonostante le mutevoli condizioni di illuminazione. La tecnologia era già stata presentata con successo all'Expo 2025 di Osaka Kansai, presso il padiglione congiunto del Gruppo Iida e dell'università. In quell'occasione, il sistema aveva prodotto acido formico a sufficienza per alimentare un modello in miniatura, dimostrando il suo potenziale pratico per un utilizzo futuro e per l'alimentazione di diversi dispositivi domestici. I risultati di questa ricerca sono stati pubblicati sulla rivista specializzata EES Solar.