Pesquisadores da Universidade Metropolitana de Osaka criaram um novo sistema de fotossíntese artificial que pode gerar combustível solar de forma mais consistente, eliminando a necessidade de equipamentos de controle alimentados por bateria. Avanços foram feitos através da integração de um componente químico autorregulável 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 desses produtos é o ácido fórmico, um produto químico que pode servir como combustível e forma de armazenar energia.
Como a fotossíntese artificial produz combustível solar
No centro desses sistemas está um eletrolisador, que converte a eletricidade dos painéis solares em eletricidade química. Essa energia é então armazenada como um combustível como o ácido fórmico.
O principal desafio é manter uma operação eficiente 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 que ajusta continuamente a tensão e a corrente para que as células solares possam fornecer a máxima potência possível.
No entanto, as instalações convencionais de MPPT geralmente dependem de baterias e componentes eletrônicos adicionais para suavizar o fluxo de energia. Apesar da sua eficácia, estas adições acrescentam custos e complexidade ao sistema.
Um eletrolisador autorregulável desliga as 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 para redesenhar o próprio eletrolisador.
Sua abordagem usa um eletrólito sólido especialmente projetado, incorporado diretamente no dispositivo. Como resultado, o eletrolisador pode executar automaticamente a função MPPT por conta própria, eliminando a necessidade de sistemas de controle baseados em bateria.
Em vez de depender de componentes eletrônicos externos, transdutores ou baterias, o eletrolisador regula suas características elétricas usando suas próprias propriedades térmicas e de impedância.
“À medida que a luz solar se intensifica, o eletrolisador aquece naturalmente. O sistema é projetado para que esse aquecimento faça com que a resistência elétrica caia, permitindo que a eletricidade flua mais livremente”, explicou o professor Amao. “Isso faz com 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 produziu consistentemente ácido fórmico a partir de água e CO2, mesmo com flutuações nos níveis de luz solar.
“Estávamos confiantes de que seria bem-sucedido porque havíamos demonstrado anteriormente esta pesquisa no Joint Pavilion Iida Group × Osaka Metropolitan University como parte da Osaka Kansai Expo 2025”, disse o professor Matsubara. “Ele criou com sucesso ácido fórmico suficiente para alimentar um diorama em miniatura no pavilhão, mostrando seu potencial como um sistema de fotossíntese artificial eficiente que poderia ser usado para carregar aplicações em nossas casas.”
As descobertas foram publicadas em UES Sonechnaia.
