Onilliklər boyu alimlər təbiətin ən diqqətəlayiq fəndlərindən birini təkrarlamağa çalışırdılar: yarpağın günəş işığı, su və karbon qazından istifadə edərək enerji ilə zəngin birləşmələr istehsal etmək qabiliyyəti. İndi Osaka Metropolitan Universitetinin tədqiqatçıları batareyasız süni fotosintez sistemi ilə bu məqsədə bir addım daha yaxınlaşdıqlarını bildirirlər. Bu sistem günəş işığını, suyu və karbon qazını davamlı olaraq maye yanacaq və enerji saxlama kimyəvi maddəsi olan qarışqa turşusuna çevirə bilir. Sabit işləməyi təmin etmək üçün batareyalara və ya elektron nəzarətçilərə əsaslanan bir çox mövcud süni fotosintez sistemlərindən fərqli olaraq, yeni inkişaf etdirilmiş sistem yalnız günəş işığından istifadə etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Tədqiqatçılar bu nailiyyətin günəş yanacağının istehsalını sadələşdirə, xərcləri azalda və texnologiyanı real tətbiqlər üçün daha praktik edə biləcəyini söyləyirlər. Süni yarpaq karbon qazını necə yanacağa çevirir? Süni fotosintez bitkilərin günəş işığını istifadə edilə bilən enerjiyə çevirmə üsulunu təqlid etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. Əksər mühəndislik sistemlərində fotovoltaik panellər elektrik enerjisi istehsal edir, bu da sonra elektrolizator tərəfindən karbon qazı və suyu yanacaqlara və ya digər faydalı kimyəvi maddələrə çevirmək üçün istifadə olunur. Çətinlik həmişə günəş işığının özü olub. Günəş enerjisi gün ərzində dəyişdiyi üçün bir çox sistem performansın sabitliyini və yanacaq istehsalını təmin etmək üçün batareyalara və ya mürəkkəb elektron nəzarətlərə ehtiyac duyur. Osaka komandası fərqli bir yanaşma tətbiq etdi. Tədqiqatçılar batareya ilə işləyən nəzarətlərə etibar etmək əvəzinə, dəyişən günəş işığı şəraitinə avtomatik cavab verən özünü tənzimləyən kimyəvi komponenti daxil etmək üçün elektrolizatoru yenidən dizayn etdilər. Bu, sistemin ənənəvi batareya əsaslı nəzarət mexanizmləri olmadan işləməyə davam etməsinə imkan verir. Sistemə niyə batareya lazım deyil? Təklif olunan kimyəvi MPPT sisteminin əsas məqsədlərindən biri, tez-tez batareya tələb edən ənənəvi elektron maksimum güc nöqtəsi izləmə sistemləri ilə əlaqəli xərcləri və artıqlığı aradan qaldırmaq idi. Enerjini batareyada saxlamaq əvəzinə, sistem komponentlərini birbaşa günəş panellərindən gücləndirir. Tədqiqat təsvirinə görə, nasoslar, nəzarətçilər, klapanlar və mikroprosessor üçün lazım olan elektrik enerjisi birbaşa fotovoltaik panellərdən bir buck-boost DC/DC çeviricisi vasitəsilə gəlir. Sistem həmçinin işləmə üçün tələb olunan enerji miqdarını azaltmağa kömək edən piezoelektrik nasoslar və aşağı güclü mikroprosessor daxil olmaqla, aşağı güclü komponentlərdən istifadə edir. Nəticə, mürəkkəbliyi və xərcləri azaldarkən sabitliyi qoruyan daha sadə bir arxitekturadır. Süni yarpaq hansı yanacağı istehsal edir? Sistem həm yanacaq, həm də enerji daşıyıcısı kimi getdikcə diqqət çəkən karbon əsaslı maye olan qarışqa turşusu istehsal edir. Qarışqa turşusu hidrogeni sabit maye formada saxlaya bilər və tutulmuş karbon qazından birbaşa istehsal edilə bilər. Osaka sistemində günəş enerjisi ilə istehsal olunan elektrik enerjisi karbon qazı və suyu birləşdirən elektrokimyəvi reaksiyaları idarə edir, kimyəvi bağlarda günəş enerjisini saxlayarkən qarışqa turşusu yaradır. Tədqiqatçılar bildirirlər ki, cihaz karbon qazını və təmiz suyu müstəqil və pilotsuz işləmə üçün nəzərdə tutulmuş xüsusi üç bölməli elektrolizator vasitəsilə təmiz sulu qarışqa turşusu məhluluna çevirir. Alimlər niyə süni fotosintezlə maraqlanırlar? İnkişafın əhəmiyyəti yanacaq istehsalından kənara çıxır. Batareyalar tez-tez bərpa olunan enerji sistemlərinin ən bahalı və texniki xidmət tələb edən hissələrindən biridir. Onların çıxarılması yerləşdirmə xərclərini azalda, işləməyi sadələşdirə və xüsusilə ucqar yerlərdə davamlılığı artıra bilər. Layihə Osaka Metropolitan Universitetinin Süni Fotosintez Tədqiqat Mərkəzində hazırlanmış və 2024-cü ilin may ayında Yaponiyanın Osaka şəhərinin Sugimoto bölgəsində sınaqdan keçirilmişdir. Tədqiqatçılar həmçinin sistemin imkanlarını Expo 2025 Osaka sərgisində bir displey qurğusunu işlətmək üçün kifayət qədər enerji istehsal edərək nümayiş etdirdilər ki, bu da onun ciddi nəzarət olunan laboratoriya şəraitindən kənarda da işləyə biləcəyini göstərir. Bu, günəş yanacaqlarının gələcəyi üçün nə deməkdir? Yeni sistem, dünyanın hər yerindəki alimlərin günəş enerjisini kimyəvi formada saxlamaq yollarını axtarmağa davam etdiyi bir vaxtda ortaya çıxır. Süni fotosintezdəki son irəliləyişlər əsas enerji mənbəyi kimi günəş işığından istifadə edərək karbon qazını metan, metanol, hidrogen və digər enerji ilə zəngin birləşmələrə çevirməyə yönəlmişdir. Osaka komandasının işi günəş texnologiyalarının elektrik enerjisi istehsal etməkdən daha çoxunu edə biləcəyi bir gələcəyə işarə edir. Bunun əvəzinə, onlar batareya saxlama sistemlərinə etibar etmədən birbaşa daşınan yanacaqlar istehsal edə, günəş işığını və karbon qazını saxlanıla bilən enerji resurslarına çevirə bilərlər. Tədqiqatçılar bu texnologiyaları təkmilləşdirməyə davam etdikcə, süni fotosintez böyük miqyasda karbon-neytral yanacaqlar istehsal etmək üçün praktik bir vasitəyə çevrilməyə yaxınlaşır.