Учёные из Столичного университета Осаки (Osaka Metropolitan University) разработали систему искусственного фотосинтеза, которая превращает солнечный свет, воду и углекислый газ в химическое топливо и при этом не использует блок управления с аккумулятором. Такой блок обычно необходим для постоянной подстройки электролизёра под изменчивые условия освещения и окружающей среды. В японской схеме регулирование осуществляется самим электролизёром за счёт процессов естественного нагрева.

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

Обзор Ryzen 9 9950X3D2: правильный 16-ядерник с 3D-кешем

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Ryzen и DDR5-6000 на чипах Samsung — G.Skill даёт добро

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Источник изображения: Osaka Metropolitan University

Традиционно в подобных установках солнечные панели питают только электролизёр, тогда как электроника с функцией MPPT — отслеживания точки максимальной мощности — подстраивает напряжение и ток под меняющуюся освещённость. Это необходимо потому, что солнечный свет поступает на Землю неравномерно: на это влияют облачность, угол падения лучей и множество других факторов. В результате нагрев постоянно меняет режим работы системы. Обычно эта проблема решается с помощью электроники с автономным аккумуляторным питанием, что позволяет гарантировать стабильность характеристик электролизёра. Как следствие, платформа становится сложнее и дороже.

Новая разработка решает эту задачу иначе: исследователи встроили твёрдый электролит с функцией авторегулирования непосредственно в электролизёр. Когда поток солнечной энергии усиливается, электролизёр нагревается, его электрическое сопротивление снижается, и ток протекает легче. Таким образом, устройство самостоятельно изменяет свои электрические характеристики и фактически выполняет функцию MPPT без внешней электроники и аккумуляторов.

Испытания на открытом воздухе показали, что система стабильно производит муравьиную кислоту из CO₂ и воды даже при значительных колебаниях солнечного света. По словам авторов, такой подход может упростить будущие установки искусственного фотосинтеза и приблизить их к бытовым или небольшим автономным решениям, например для хранения солнечной энергии в виде жидкого химического топлива. Пока это не готовая промышленная установка, но важный шаг к более дешёвым и менее сложным системам производства «солнечного топлива».

Учёные из Кембриджского университета (Cambridge) разработали полусинтетический «искусственный лист», который имитирует процесс фотосинтеза и под действием солнечного света преобразует углекислый газ и воду в полезные химические продукты. Устройство впервые не использует токсичные компоненты и катализаторы, делая реакции совершенно безопасными для экологии.

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Обзор Ryzen 9 9950X3D2: правильный 16-ядерник с 3D-кешем

Ryzen и DDR5-6000 на чипах Samsung — G.Skill даёт добро

Источник изображения: ИИ-генерация Grok 4/3DNews

Разработанная исследователями гибридная система сочетает органические полупроводники с ферментами бактерий. Ей не нужны внешние источники питания. Углекислый газ извлекается практически из раствора газировки — из воды с растворённым углекислым газом. Ранее для протекания реакций с использованием ферментов требовались различные буферные добавки, которые ускоряли разрушение ферментов. Новая разработка свободна от них и впервые смогла непрерывно проработать 24 часа, показав наилучшую устойчивость в своей области.

Фотокатод «искусственного листа». Источник изображения: Cambridge

Следует отметить, что разработанный учёными комплекс с искусственными листьями производит исходное сырьё для множества химических реакций — формиат, а не готовый продукт вроде аспирина или моющего средства, если рассматривать его применение в фармацевтике или химической промышленности. Но это как в домино, когда падение первой костяшки вызывает целую лавину процессов.

Химическая промышленность отвечает примерно за 6 % выбросов парниковых газов в атмосферу. Наладив производство экологически чистого сырья для множества процессов, можно значительно снизить этот углеродный след. Ферменты для химической реакции в присутствии катода из органических материалов создают сульфатредуцирующие бактерии. Для увеличения площади реакции в устройство включён пористый материал — диоксид титана. В процессе реакции, отмечают учёные, захватываются почти все вырабатываемые электроны, чего раньше не удавалось достичь.

Опытная установка

В отличие от естественного фотосинтеза, ограниченного площадью насаждений, а также по сравнению с классической химической промышленностью, зависящей от сжигания ископаемого топлива, «искусственные листья» хорошо масштабируются, и реакции с ними не приводят к загрязнению среды. Это светлое будущее фармацевтики и химпрома — нетоксичная химия, к которой, по крайней мере, следует стремиться.