Як повідомляється в науковій праці в журналі EES Solar, дослідники з Міського університету Осаки разом із фахівцями компанії Iida Group Holdings повністю переосмислили конструкцію електролізера. Традиційні системи перетворення сонячної енергії на рідке паливо потребують складних контролерів відстеження точки максимальної потужності та акумуляторних батарей для згладжування коливань світла. Японські інженери відмовилися від цих елементів і переклали функцію регулювання на саму хімію.

В основі системи лежить твердий електроліт із негативним температурним коефіцієнтом. Коли яскраве сонце нагріває пристрій, іонний опір електроліту природним чином падає, дозволяючи струму рухатися вільніше. Завдяки цьому прилад автоматично виходить на пікову потужність сонячної панелі.

"Зі збільшенням сонячного світла електролізер природним чином нагрівається", – каже професор Ютака Амао.

Як система показала себе під час випробувань

Для тестування науковці під'єднали розроблений електролізер до звичайної монокристалічної кремнієвої панелі та залишили його працювати просто неба. За один день роботи система виробила приблизно 0,1 кілограма мурашиної кислоти у вигляді чистого водного розчину без додаткових домішок.

Вибір мурашиної кислоти не є випадковим, адже рідкий стан суттєво спрощує транспортування та зберігання палива порівняно з воднем. Нова система змогла вловити 85 відсотків енергії, яку згенерувала сонячна панель. Водночас загальна ефективність перетворення сонячного світла на паливо наразі становить 2 відсотки. Хоча цей показник значно поступається електричній ефективності кремнієвих панелей, він уже перевищує показники природного фотосинтезу більшості рослин, які засвоюють близько 1 відсотка світла.

Пристрій успішно згенерував достатньо мурашиної кислоти для живлення мініатюрної діорами в павільйоні,
– каже доцент Ясуо Мацубара.

Чому відмова від електроніки важлива для розробки

Дослідники вже подали патентну заявку в Японії на свою хімічну систему регулювання. Головна перевага відмови від електронних контролерів та акумуляторів полягає в надійності: пристрій має набагато менше деталей, які можуть вийти з ладу. Це дає змогу розміщувати такі установки у відкритому полі та залишати їх без обслуговування на тривалий час.

Перетворення вуглекислого газу на корисні паливні ресурси залишається одним із найважливіших напрямків сучасної чистої енергетики. Хоча науковцям ще належить перевірити довговічність твердого електроліту під час багаторічної експлуатації, спрощення архітектури відкриває реальний шлях до масштабування штучного фотосинтезу.