Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka criaram um novo sistema de fotossíntese artificial que pode produzir combustível solar de forma mais consistente, eliminando a necessidade de equipamentos de controle baseados em baterias. Este avanço vem da integração de produtos químicos autorregulados diretamente no eletrolisador, reduzindo a complexidade e o custo do sistema.
Tal como a fotossíntese natural nas plantas, a fotossíntese artificial utiliza a luz solar para converter água e dióxido de carbono em compostos ricos em energia. Um dos produtos é o ácido fórmico, substância química que pode ser usada como combustível e para armazenar energia.
Como a fotossíntese artificial produz combustível solar
No centro desses sistemas está o eletrolisador, que converte a energia elétrica gerada pelas células solares em energia química. Essa energia é então armazenada na forma de combustíveis como o ácido fórmico.
Um grande desafio é manter operações eficientes à medida que a luz solar muda ao longo do dia. Para resolver este problema, muitos sistemas de fotossíntese artificial usam rastreamento de ponto de potência máxima (MPPT), um método de ajuste contínuo de tensão e corrente para que as células solares possam fornecer a maior potência possível.
No entanto, as configurações tradicionais de MPPT geralmente dependem de baterias e componentes eletrônicos adicionais para suavizar o fluxo de energia. Essas adições, embora eficazes, aumentam os custos e a complexidade do sistema.
O eletrolisador autorregulável não requer baterias
Para superar essa limitação, uma equipe liderada pelo Professor Associado Yasuo Matsubara e pelo Professor Yutaka Amao do Centro de Pesquisa em Fotossíntese Artificial da Universidade Metropolitana de Osaka colaborou com a Iida Group Holdings Co., Ltd.
Seu método usa um eletrólito sólido especialmente projetado, incorporado diretamente no dispositivo. Portanto, o eletrolisador pode executar automaticamente funções MPPT sem a necessidade de um sistema de controle baseado em bateria.
O eletrolisador não depende de componentes eletrônicos externos, conversores ou baterias, mas usa suas próprias propriedades térmicas e de impedância para ajustar suas propriedades elétricas.
“À medida que a luz solar aumenta, o eletrolisador aquece naturalmente. O sistema é projetado para que esse aquecimento faça com que a resistência caia, permitindo que a corrente flua mais livremente”, explica o professor Amao. “Isso permite que o sistema ajuste automaticamente seu comportamento elétrico.”
“Esse comportamento autorregulado ajuda a manter a produção de combustível mais estável ao longo do dia e automatiza o sistema, ao mesmo tempo que reduz a dependência de baterias e componentes externos caros”, acrescentou.
Produção estável de ácido fórmico sob luz solar real
Quando os pesquisadores testaram a tecnologia em condições reais ao ar livre, o sistema continuou a produzir ácido fórmico a partir de água e dióxido de carbono, mesmo com a flutuação dos níveis de luz solar.
“Acreditamos que será um sucesso porque demonstramos anteriormente esta pesquisa na exposição ‘United Pavilion Iida Group × Osaka Metropolitan University’ na Osaka Kansai Expo 2025”, disse o professor Matsubara. “Produziu com sucesso ácido fórmico suficiente para alimentar um diorama em miniatura no salão de exposições, mostrando seu potencial como um sistema de fotossíntese artificial que pode ser usado em aplicações em nossas casas para recarregar nossas casas.”
Os resultados da pesquisa foram publicados em EES Solar.
