科学家造出无需电池的“阳光制油”装置

人工光合作用模仿植物光合作用，利用阳光将水和二氧化碳转化为富含能量的化学物质——例如甲酸。甲酸既可直接用作燃料，也能高效储存太阳能。传统人工光合系统依赖电解槽将太阳能电池产生的电能转化为化学能，并储存在甲酸等燃料中。但白天光照强度不断变化，会导致发电功率波动，影响电解效率。为应对这一问题，现有系统普遍采用“最大功率点跟踪（MPPT）”技术，通过外部电子电路实时调整电压和电流，使太阳能电池始终输出最大功率。然而，这类MPPT方案通常需要配套电池和额外电子器件来缓冲能量波动，不仅推高成本，还增加系统故障风险。为突破这一瓶颈，大阪市立大学人工光合作用研究中心的松原康雄副教授与天王雄太教授团队，联合饭田集团控股公司，对电解槽本身进行创新设计：在电解槽内部集成特制固态电解质，使其具备“自调节”能力。该电解槽不再依赖外部电池或控制器，而是利用自身物理特性——光照增强时温度自然上升，导致内部电阻自动下降，从而更顺畅地接收并转化电能。这种“热-阻耦合”机制实现了MPPT功能的内嵌化。实测表明，在真实户外日照条件下（光照强度持续波动），该系统仍能稳定、连续地将水和二氧化碳转化为甲酸。此前，该技术已在2025大阪·关西世博会“饭田集团×大阪市立大学联合展馆”展出，并成功驱动展馆内一个微型立体模型运转，验证了其作为家庭级太阳能燃料生产系统的应用潜力。相关成果发表于《EES Solar》期刊。