日本科学家利用一项新发明简化了清洁燃料的生产。

大阪市立大学的研究人员开发了一种先进的人工光合作用系统，该系统无需使用昂贵的电池供电控制系统即可生产有机甲酸。

照片：大阪市立大学

人工光合作用利用太阳光将水和二氧化碳转化为可用的燃料或发电物质。该过程的关键产物之一是甲酸，它可用作燃料电池中高效的储能介质。该系统的核心部件是电解槽，它能将太阳能电池产生的电能转化为化学能，从而实现“燃料”的生成和储存。

这类技术面临的最大挑战当然是全天光照强度的波动。为了确保系统高效运行，传统设备通常配备最大功率点跟踪（MPPT）技术，持续调节电压和电流。这些问题通常需要额外的电子元件和电池来稳定能量流动，从而显著增加最终成本。

由人工光合作用研究中心的松原康夫副教授和天尾丰教授领导的研究团队，与饭田集团控股有限公司合作，找到了一种巧妙的解决方案。他们利用一种特殊的固体电解质，对电解槽进行了彻底的重新设计。这种新设计使设备能够自行实现最大功率点跟踪（MPPT）功能，完全无需外部控制器、逆变器和电池。

该系统通过改变其热特性和电阻来自动调节其电气性能。随着阳光强度的增加，电解槽自然升温。这种升温会导致电阻下降，从而使电流自由流动。由于这种自调节现象，燃料产量全天保持稳定，而且该系统完全自动化，无需昂贵的外部组件。

科学家们在户外测试中证实了原型机的效率，该装置即使在光照条件变化的情况下也能成功可靠地生产甲酸。此前，这项技术已在2025年大阪关西世博会上成功展示，当时在饭田集团和该大学的联合展馆中，该系统产生的甲酸足以驱动一个微型模型，展现了其未来应用于家庭各种设备的实用潜力。该研究成果已发表在专业期刊《EES Solar》上。