Как это работает
Как сообщает издание Earth.com со ссылкой на научную статью в журнале EES Solar, исследователи из Городского университета Осаки совместно со специалистами компании Iida Group Holdings полностью переосмыслили конструкцию электролизера. Традиционные системы преобразования солнечной энергии в жидкое топливо требуют сложных контроллеров отслеживания точки максимальной мощности и аккумуляторных батарей для сглаживания колебаний освещенности. Японские инженеры отказались от этих элементов и возложили функцию регулирования на саму химию.
В основе системы лежит твердый электролит с отрицательным температурным коэффициентом. Когда яркое солнце нагревает устройство, ионное сопротивление электролита естественным образом падает, позволяя току двигаться свободнее. Благодаря этому устройство автоматически выходит на пиковую мощность солнечной панели.
С увеличением солнечного света электролизер естественным образом нагревается,
– говорит профессор Ютака Амао.
Как система показала себя во время испытаний
Для тестирования ученые подключили разработанный электролизер к обычной монокристаллической кремниевой панели и оставили его работать под открытым небом. За один день работы система произвела примерно 0,1 килограмма муравьиной кислоты в виде чистого водного раствора без дополнительных примесей.
Выбор муравьиной кислоты не случаен, ведь жидкое состояние существенно упрощает транспортировку и хранение топлива по сравнению с водородом. Новая система смогла уловить 85 процентов энергии, сгенерированной солнечной панелью. В то же время общая эффективность преобразования солнечного света в топливо на данный момент составляет 2 процента. Хотя этот показатель значительно уступает электрической эффективности кремниевых панелей, он уже превышает показатели естественного фотосинтеза большинства растений, которые усваивают около 1 процента света.
Устройство успешно сгенерировало достаточное количество муравьиной кислоты для питания миниатюрной диорамы в павильоне,
– говорит доцент Ясуо Мацубара.
Почему отказ от электроники важен для разработки
Исследователи уже подали патентную заявку в Японии на свою химическую систему регулирования. Главное преимущество отказа от электронных контроллеров и аккумуляторов заключается в надежности: устройство имеет гораздо меньше деталей, которые могут выйти из строя. Это позволяет размещать такие установки в открытом поле и оставлять их без обслуживания на длительное время.
Преобразование углекислого газа в полезные топливные ресурсы остается одним из важнейших направлений современной чистой энергетики. Хотя ученым еще предстоит проверить долговечность твердого электролита в ходе многолетней эксплуатации, упрощение архитектуры открывает реальный путь к масштабированию искусственного фотосинтеза.