大阪市立大学的研究人员创造了一种新的人工光合作用系统，该系统能够更稳定地生成太阳能燃料，同时消除了对基于电池控制设备的需求。这一进展源于将自我调节的化学组件直接集成到电解槽中，从而减少系统复杂性和成本。和植物的自然光合作用一样，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。其中一种产品是甲酸，这是一种可以作为燃料和储存能量的化学物质。人工光合作用如何生产太阳能燃料这些系统的核心是电解槽，它将来自太阳能电池的电能转化为化学能。然后，这种能量以甲酸等燃料的形式储存。一个主要的挑战是如何在白天阳光变化的情况下保持有效运行。为了应对这一挑战，许多人工光合作用系统使用最大功率点跟踪（MPPT）方法，持续调整电压和电流，以使太阳能电池能够提供最高可能的功率输出。然而，传统的MPPT设置通常依赖于电池和其他电子组件来平滑能量流。但是，尽管有效，这些附加组件增加了成本和系统复杂性。自我调节电解槽消除电池为了克服这一限制，由大阪市立大学人工光合作用研究中心的松原康夫副教授和天尾丰教授领导的团队与Iida Group Holdings Co., Ltd合作重新设计了电解槽本身。他们的方法使用了一种专门设计的固体电解质，直接内置于设备中。因此，电解槽能够自动执行MPPT功能，消除对基于电池的控制系统的需求。电解槽通过自身的热和阻抗特性调整其电气特性，而不是依赖外部电子元件、变换器或电池。天尾教授解释说：“随着阳光的增加，电解槽自然地加热。系统的设计使得这种加热导致电阻下降，从而使电流更加自由地流动。”他补充说：“这种自我调节的行为有助于在一天中保持燃料生产的稳定性，并自动化系统，同时减少对电池和昂贵外部组件的依赖。”实地阳光下的稳定甲酸生产当研究人员在实际户外条件下测试这项技术时，该系统即使在阳光水平波动的情况下，也能稳定地从水和二氧化碳中生成甲酸。松原教授表示：“我们对其成功充满信心，因为我们之前在大阪关西博览会2025的‘Iida Group × 大阪市立大学联合展馆’展览中展示了这项研究。”他补充道：“该系统成功产生了足够的甲酸为展馆中的微型模型供电，显示出其作为高效人工光合作用系统的潜力，可以用于家庭中的充电应用。”研究结果已发表在EES Solar期刊上。