Chodzi o możliwość dostosowywania się do zmiennego nasłonecznienia. Wszystko to bez konieczności stosowania baterii i rozbudowanej elektroniki sterującej. Sprawy wyglądają tym bardziej kusząca, że na pierwszy plan wysuwa się tutaj sztuczna fotosynteza naśladująca jeden z najważniejszych procesów zachodzących w roślinach. Zamiast magazynować energię słoneczną w postaci cukrów, naukowcy próbują wykorzystać ją do produkcji substancji, które można później przechowywać i wykorzystywać jako paliwo. W opracowanym przez zespół badawczy z Osaka Metropolitan University układzie końcowym produktem jest kwas mrówkowy powstający z wody i dwutlenku węgla.
Samo wykorzystanie energii słonecznej do produkcji paliwa nie jest nowym pomysłem. Problemem pozostaje jednak natura energii słonecznej. Intensywność promieniowania zmienia się w ciągu dnia, a dodatkowo wpływają na nią chmury, pora roku czy kąt padania promieni.
Dla procesu chemicznego oznacza to ciągłe wahania ilości dostępnej energii. W tradycyjnych instalacjach sprawdza się między innymi system Maximum Power Point Tracking, czyli MPPT. Jego zadaniem jest nieustanne dopasowywanie parametrów elektrycznych tak, aby ogniwo słoneczne pracowało możliwie wydajnie. Takie rozwiązanie zazwyczaj wymaga jednak dodatkowej elektroniki, przetwornic i często baterii, co zwiększa koszty.
Japońscy naukowcy postanowili przenieść część tej funkcji bezpośrednio do elektrolizera. W jego konstrukcji zastosowali specjalny stały elektrolit, dzięki któremu urządzenie może samodzielnie reagować na zmiany warunków pracy. Mechanizm działania jest następujący: kiedy natężenie światła słonecznego rośnie, układ zaczyna się nagrzewać. Wzrost temperatury powoduje natomiast spadek oporu elektrycznego zastosowanego elektrolitu. Dzięki temu przez urządzenie może przepływać większy prąd, a jego charakterystyka elektryczna automatycznie dostosowuje się do aktualnej ilości dostępnej energii.
W praktyce oznacza to, iż elektrolizer pełni jednocześnie funkcję urządzenia odpowiedzialnego za reakcję chemiczną, jak i mechanizmu regulującego pracę całego systemu. Nie potrzeba do tego klasycznego układu sterującego zasilanego z baterii. To właśnie ta prostota może okazać się jednym z największych wyróżników opisywanej technologii. Mniejsza liczba podzespołów oznacza potencjalnie niższe koszty, łatwiejszą konstrukcję i mniejsze wymagania dotyczące konserwacji.
Czytaj też: 750 Wh/kg i rok niemal bez utraty energii. Chiny zbudowały baterię na trudne misje
Japończycy sprawdzili działanie urządzenia nie tylko w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. Ich układ pracował przy naturalnym świetle słonecznym, a mimo zmieniającego się natężenia promieniowania stabilnie produkował kwas mrówkowy z wody i dwutlenku węgla. W ramach wcześniejszych prób urządzenie wyprodukowało wystarczającą ilość kwasu mrówkowego, aby zasilać niewielką dioramę. Potwierdziło się, iż można najpierw zamienić energię słoneczną w paliwo, a następnie użyć go, gdy zajdzie taka potrzeba. Mimo to, trudno oczekiwać, by takie rozwiązanie szybko trafiło na salony. Konieczne będą dalsze testy, między innymi dotyczące trwałości, wydajności i możliwości zwiększenia skali produkcji.
Źródło: EES Solar
