新系统实现无电池制取太阳能燃料

参考消息网报道 据美国《科学日报》网站6月11日报道，日本大阪公立大学的研究人员研发出一套全新的人工光合作用系统，这套系统能够更稳定地制取太阳能燃料，同时不再需要基于电池的控制设备。此次技术突破源于将一种自调节化学组件直接集成到电解装置中，既降低了系统的复杂度，也降低了成本。

跟植物的天然光合作用一样，人工光合作用利用阳光将水和二氧化碳转化为富含能量的化合物。甲酸就是其中一种产物，这种化学物质可以用作燃料，也可以用来储存能量。

这类系统的核心部件是电解装置，它能将太阳能电池产生的电能转化为化学能。这些能量随后会以甲酸等燃料的形式储存起来。

主要难点在于，光照强度在一天中不断变化，系统难以维持高效运转。为解决这一问题，很多人工光合作用系统都会采用最大功率点跟踪技术(MPPT)。该技术会持续调节电压和电流，让太阳能电池输出最大功率。

不过，传统的MPPT装置通常需要依靠电池和其他电子元件来保持电能输送的平稳性。这类配件虽然能发挥作用，但会增加成本和系统复杂度。

为克服这一限制，大阪公立大学人工光合作用研究中心的松原康郎副教授和天尾丰教授带领团队，联合饭田集团控股公司，对电解装置本身进行了重新设计。

该团队在装置内部直接加装了一种特制固体电解质。这样一来，电解装置可自主实现MPPT的功能，不再需要基于电池的控制系统。

这款电解装置不再依赖外接电子设备、转换器或电池，而是依靠自身的热学性质和阻抗特性调整电气参数。

天尾丰说：“光照增强时，电解装置会自然升温。按照这套系统的设计，装置升温会使电阻下降，让电力输送更顺畅。这就使系统能够自主调整电学性质。”

他补充道：“这种自调节性有助于让全天的燃料生产过程更加稳定，实现系统自动化运行，同时减少对电池以及高价外接元件的依赖。”

研究人员在户外环境中测试了这项技术。即便光照强度出现波动，系统仍然可以持续利用水和二氧化碳制取甲酸。

松原康郎说：“我们此前已在2025年大阪·关西世博会的‘饭田集团与大阪公立大学联合展馆’展出过相关研究成果，因此我们对此次试验的成功充满信心。当时这套设备产出的甲酸，足以驱动展馆内一个微型场景模型。这证明它有望成为一套高效的人工光合作用系统，有可能为家用设备供电。”（编译/卿松竹）