Аружан Ибраева Ученые из Университета Осаки разработали установку искусственного фотосинтеза, которая преобразует углекислый газ и воду в муравьиную кислоту за счет солнечной энергии. Устройство способно стабильно работать при меняющейся освещенности без буферных аккумуляторов и сложной регулирующей электроники. Результаты работы авторы опубликовали в журнале EES Solar.
Обычно солнечные панели работают в связке с контроллерами, которые отслеживают точку максимальной мощности (MPPT). Эти приборы постоянно подстраивают электрическую нагрузку под интенсивность света. В установках, которые синтезируют топливо, для этого приходится дополнительно монтировать преобразователи напряжения и промежуточные батареи, что удорожает и усложняет конструкцию. Японские исследователи смогли перенести эту задачу на сам электролизер, сделав его саморегулируемым.
В основе новой технологии лежит твердый электролит, сопротивление которого снижается, когда он нагревается. В солнечную погоду панели вырабатывают больше энергии, электролизер нагревается, его сопротивление падает, и система пропускает более сильный ток. Когда освещенность снижается, устройство остывает, а ток падает. В результате система сама подстраивается под погодные условия и время суток. Разработчики назвали этот принцип «химическим MPPT».
Чтобы концентрация получаемой муравьиной кислоты оставалась стабильной, инженеры синхронизировали подачу сырья с силой тока. Маломощные насосы меняют скорость, с которой вода и углекислый газ поступают в систему, ориентируясь на показатели электролизера. Если ток растет, насосы прокачивают реагенты быстрее, чтобы раствор не становился слишком концентрированным, а когда ток падает – замедляют поток.
Пока технология существует в виде экспериментального образца. Ученым еще предстоит проверить, насколько долговечно устройство при непрерывной работе, а также оптимизировать его параметры для очень слабой освещенности. В перспективе такая упрощенная конструкция позволит утилизировать углекислый газ и вырабатывать жидкое топливо прямо на месте, минуя сложную инфраструктуру.
