Desarrollan un dispositivo que convierte luz solar en combustible sin baterías

Un equipo de investigadores de la Universidad Metropolitana de Osaka desarrolló un innovador sistema de fotosíntesis artificial que transforma luz solar, agua y dióxido de carbono en combustible, eliminando la necesidad de baterías. Este avance se logró mediante la integración de un componente químico autorregulador en el electrólito, lo que simplifica el sistema y reduce costos.

La fotosíntesis artificial, similar a la que realizan las plantas, utiliza la luz solar para convertir agua y dióxido de carbono en compuestos energéticos, como el ácido fórmico, que puede ser utilizado como combustible y medio de almacenamiento de energía.

En el corazón de estos sistemas se encuentra un electrólito que convierte la electricidad generada por las celdas solares en energía química, almacenada en forma de combustibles como el ácido fórmico. Un desafío importante es mantener una operación eficiente cuando la luz solar varía durante el día. Para resolverlo, muchos sistemas de fotosíntesis artificial utilizan el método de Seguimiento del Punto de Máxima Potencia (MPPT), que ajusta continuamente el voltaje y la corriente para maximizar la producción de energía de las celdas solares.

Sin embargo, las configuraciones tradicionales de MPPT dependen de baterías y componentes electrónicos adicionales para suavizar el flujo de energía, lo que incrementa tanto el costo como la complejidad del sistema.

Para superar esta limitación, el equipo liderado por el profesor asociado Yasuo Matsubara y el profesor Yutaka Amao en el Centro de Investigación de Fotosíntesis Artificial de la Universidad Metropolitana de Osaka, en colaboración con Iida Group Holdings Co., Ltd, rediseñó el electrólito. Su enfoque incorpora un electrólito sólido diseñado especialmente dentro del dispositivo, permitiendo que el electrólito realice automáticamente la función de MPPT, eliminando la necesidad de sistemas de control basados en baterías.

Este innovador sistema ajusta sus características eléctricas a través de sus propias propiedades térmicas y de impedancia. Según explicó el profesor Amao, "a medida que aumenta la luz solar, el electrólito se calienta, lo que provoca una disminución de la resistencia eléctrica, permitiendo que la electricidad fluya con mayor facilidad. Esto hace que el sistema ajuste automáticamente su comportamiento eléctrico".

La producción de combustible se mantuvo estable durante las pruebas realizadas bajo condiciones reales de luz solar. "Estamos seguros de su éxito, ya que previamente mostramos esta investigación en la exhibición 'Joint Pavilion Iida Group × Osaka Metropolitan University' como parte de la Expo Kansai Osaka 2025", comentó el profesor Matsubara. "Generó suficiente ácido fórmico para alimentar un diorama en el pabellón, demostrando su potencial como un sistema eficiente de fotosíntesis artificial que podría ser utilizado para cargar aplicaciones en nuestros hogares".

Los hallazgos fueron publicados en la revista EES Solar.