Природа подсказала: как превратить CO₂ в топливо
Солнечные электростанции зависят от погоды и времени суток: освещение меняется, и для выравнивания энергоэффективности нужны батареи и сложная электроника.
В природе всё иначе: обычный лист эффективно использует даже рассеянный свет в пасмурную погоду. Специалисты Осакского столичного университета вдохновились природой и создали систему искусственного фотосинтеза, которая сама подстраивается под изменения солнечного освещения и превращает углекислый газ и воду в муравьиную кислоту. Разработанная установка относится к классу солнечно-топливных систем: фотоэлектрические панели вырабатывают ток, а электролизер превращает энергию в химическую форму, производя жидкое топливо. Обычно между панелями и электролизером ставят блок максимального съёма мощности, преобразователь и аккумулятор — это делает систему сложной и дорогой. Учёные из Осаки пошли другим путём: они заложили функцию самоподстройки прямо в электролизер.
В его основе — твёрдый электролит со свойством: при нагревании его сопротивление падает, и ток проходит легче. Когда солнце светит ярче, панель даёт больше мощности, электролизер греется, сопротивление падает — и он может принять больший ток, не нарушая режим панели. Когда свет ослабевает, устройство остывает и снижает потребление тока. Учёные называют это «химическим MPPT»: функцию согласования берёт на себя сама химическая система. Второй уровень управления — потоки жидкости. Насосы регулируют подачу воды и CO₂ в зависимости от силы тока: чем она выше, тем быстрее идёт реакция; при слабом солнце поток уменьшают, чтобы продукт не разбавлялся. Одновременно система управляет отводом тепла, сообщает Hi-Tech Mail
В полевых испытаниях под естественным солнцем система стабильно производила раствор муравьиной кислоты, несмотря на колебания освещённости. Авторы подчёркивают, что это пока демонстрация принципа, но потенциал очевиден: такие автономные установки можно будет использовать для улавливания CO₂ и производства жидкого топлива в удалённых районах — без громоздких батарей и сложной электроники.