Japonski znanstveniki z novim izumom poenostavljajo pridobivanje čistega goriva

Umetna fotosinteza izkorišča sončno svetlobo za pretvorbo vode in ogljikovega dioksida v uporabna goriva oziroma v sredstva za proizvodnjo električne energije. En izmed ključnih produktov tega postopka je mravljična kislina, ki služi kot učinkovit medij za shranjevanje energije v gorilnih celicah. Osrednji del tega sistema predstavlja elektrolizer, naprava, ki elektriko iz sončnih celic pretvori v kemično energijo ter tako omogoči nastanek in shranjevanje »goriva«.

Največji izziv tovrstne tehnologije pa je seveda nihanje sončne svetlobe čez dan. Da bi sistem deloval učinkovito, so klasične naprave opremljene s tehnologijo MPPT (sledenje točki maksimalne moči), ki neprestano prilagaja napetost in tok. Te težave pa običajno zahtevajo dodatno elektroniko in baterije za stabilizacijo pretoka energije, kar opazno zviša končne stroške.

Raziskovalna skupina, pod vodstvom izrednega profesorja Yasua Matsubare in profesorja Yutake Amaa iz Raziskovalnega centra za umetno fotosintezo, pa je v sodelovanju s podjetjem Iida Group Holdings Co., Ltd. našla elegantno rešitev. Popolnoma so preoblikovali elektrolizer z uporabo posebnega trdnega elektrolita. Ta nova zasnova omogoča, da naprava sama opravlja funkcijo MPPT, s čimer so zunanje krmilne naprave, pretvorniki in baterije postali popolnoma odveč.

Sistem deluje tako, da samodejno prilagaja svoje električne lastnosti s spreminjanjem toplotnih značilnosti in upornosti. Ko se moč sončne svetlobe poveča, se elektrolizer naravno segreje. To segrevanje povzroči padec električnega upora, kar omogoči prosti pretok električne energije. Zaradi tega samoregulacijskega pojava ostaja proizvodnja goriva stabilna ves dan, sistem pa je popolnoma avtomatiziran in neodvisen od dragih zunanjih komponent.

Učinkovitost prototipa so znanstveniki potrdili s testi na prostem, kjer je naprava kljub spreminjanju svetlobnih pogojev uspešno in zanesljivo proizvajala mravljinčno kislino. Tehnologijo so pred tem že uspešno predstavili na razstavi v sklopu dogodka Osaka Kansai Expo 2025 v skupnem paviljonu podjetja Iida Group in univerze. Tam je sistem proizvedel dovolj mravljinčne kisline za napajanje miniaturne makete, kar dokazuje njegov praktični potencial za prihodnjo uporabo in napajanje različnih naprav v naših domovih. Izsledki te raziskave so bili objavljeni v strokovni reviji EES Solar.