科学家建造了一种无电池装置，可以将阳光转化为燃料

据日本大阪市立大学（Osaka Metropolitan University）2026年6月11日报道 （Osaka Metropolitan University. "Scientists built a battery-free device that turns sunlight into fuel." ScienceDaily, 11 June 2026. www.sciencedaily.com/releases/2026/06/260611024601.htm），这种无电池的人工光合作用突破可以使将阳光、水和二氧化碳转化为可用燃料变得更简单、更便宜。

科学家们已经开发出一种人工光合作用系统，该系统基本上可以自我调节，消除了许多当前设计中使用的电池的需要。关键的创新是一种电解槽，它通过在加热时改变其电气特性来自动适应不断变化的阳光。这使太阳能燃料生产更加稳定，同时降低了成本和复杂性。人工光合作用系统从二氧化碳和水中产生甲酸。

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，可以更稳定地产生太阳能燃料，同时消除对基于电池的控制设备的需求。这一进步来自于将自调节化学成分直接集成到电解槽中，降低了系统复杂性和成本。

就像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。

人工光合作用如何产生太阳能燃料

这些系统的核心是一个电解槽，它将太阳能电池的电能转化为化学能。然后，这些能量以甲酸等燃料的形式储存起来。

一个主要的挑战是在阳光全天变化时保持高效运行。为了解决这个问题，许多人工光合作用系统使用最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking简称MPPT），这是一种连续调整电压和电流的方法，因此太阳能电池可以提供尽可能高的功率输出。

然而，传统的MPPT设置通常依赖于电池和额外的电子元件来平滑能量流。虽然有效，但这些添加增加了成本和系统复杂性。

自调节电解槽消除了电池

为了克服这一限制，由大阪都市大学人工光合作用研究中心（Research Center for Artificial Photosynthesis at Osaka Metropolitan University）副教授松原康夫（Yasuo Matsubara）和Amao Yutaka教授领导的团队与饭田集团控股有限公司（Iida Group Holdings Co., Ltd）合作，重新设计了电解槽本身。

他们的方法使用直接内置在设备中的特殊设计的固体电解质。因此，电解槽可以自动执行MPPT功能，无需基于电池的控制系统。

电解槽不依赖于外部电子设备、转换器或电池，而是通过自身的热和阻抗特性来调节其电气特性。

Amao教授解释说：“随着阳光的增加，电解槽会自然升温。该系统的设计使这种升温会导致电阻下降，从而使电流更自由地流动。这使得系统自动调整其电气行为。”

他补充道：“这种自我调节行为有助于使燃料生产在一天中更加稳定，并使系统自动化，同时减少对电池和昂贵外部组件的依赖。”

在真实阳光下稳定生产甲酸

当研究人员在实际的室外条件下测试该技术时，即使阳光水平波动，该系统也能从水和二氧化碳中持续产生甲酸。

松原教授说：“我们相信这项研究会取得成功，因为我们之前在2025年大阪关西世博会（Osaka Kansai Expo 2025）的‘饭田集团×大阪市立大学联合馆’（'Joint Pavilion Iida Group × Osaka Metropolitan University' ）展览上展示了这项研究。它成功地产生了足够的甲酸，为展馆中的微型立体模型提供动力，显示了它作为一种高效的人工光合作用系统的潜力，可以用于我们家中的充电应用。”

相关研究结果已经在《EES太阳能》杂志发表——Yasuo Matsubara, Hinako Kawakami, Yasuhito Kajita, Yutaka Amao. Chemical maximum-power-point tracking system for stabilized liquid solar-fuel production. EES Solar, 2026; DOI: 10.1039/D5EL00177C. http://dx.doi.org/10.1039/D5EL00177C

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