نجح فريق بحثي من جامعة أوساكا متروبوليتان في اليابان في تطوير نظام جديد للتمثيل الضوئي الاصطناعي يتمتع بقدرة على تنظيم أدائه تلقائياً، ما يتيح تشغيله دون الحاجة إلى بطاريات، في خطوة قد تسهم في تبسيط تقنيات إنتاج الوقود النظيف وخفض تكلفتها، وفقاً لما نشرته الجزيرة نت نقلاً عن الجامعة.
ويمثل الابتكار تقدماً في مجال إنتاج الوقود باستخدام ضوء الشمس، إذ يعتمد على تحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى وقود قابل للاستخدام بطريقة أكثر كفاءة وأقل تكلفة مقارنة بالأنظمة التقليدية التي تعتمد على البطاريات ومكونات إلكترونية إضافية.
وتحاكي التقنية الجديدة آلية التمثيل الضوئي في النباتات، حيث تستفيد من الطاقة الشمسية لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون إلى مركبات غنية بالطاقة، من بينها حمض الفورميك، الذي يعد من المواد الواعدة لاستخدامه كوقود ووسيلة لتخزين الطاقة.
وأوضح البروفيسور يوتاكا أماو، الباحث في مركز أبحاث التمثيل الضوئي الاصطناعي بجامعة أوساكا متروبوليتان وأحد المشاركين في تطوير النظام، أن التقنية تعتمد على لوح كهروضوئي متصل بخلية للتحليل الكهربائي تضم قطبين، يعملان معاً على تنفيذ عملية إنتاج الوقود باستخدام الطاقة الشمسية.
وأضاف أن اللوح الكهروضوئي يزود النظام بالطاقة اللازمة لشطر الماء وتحويل ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الفورميك داخل خلية التحليل الكهربائي، فيما يتيح غشاء خاص للتبادل الأيوني إنتاج محلول مائي نقي من حمض الفورميك، الذي يمثل الوقود النهائي الناتج عن هذه العملية.
وأشار بيان صادر عن جامعة أوساكا متروبوليتان إلى أن الحفاظ على كفاءة الأنظمة العاملة بالطاقة الشمسية عند تغير شدة الإضاءة خلال ساعات النهار يمثل أحد أبرز التحديات، وهو ما يدفع العديد من الأنظمة الحالية إلى استخدام تقنيات إلكترونية لضبط الجهد والتيار بهدف تحقيق أعلى كفاءة ممكنة.
وللتغلب على هذا التحدي، طور الباحثون محللاً كهربائياً ذاتي التنظيم يستطيع تعديل خصائصه الكهربائية تلقائياً وفقاً لخصائصه الحرارية ومعاوقته الداخلية، ما يلغي الحاجة إلى البطاريات أو المحولات أو أنظمة التحكم الإلكترونية الخارجية، ويجعل النظام أكثر بساطة وكفاءة في تحويل الطاقة الشمسية إلى وقود.