有前途的新材料具有捕獲太陽能並將水分解為氫和氧的正確特性[朗讀]

太陽能清潔而豐富。但是當太陽沒有照射時，你必須將能量存儲在電池中或通過一種稱為光催化的過程-其中太陽能用於製造燃料。在光催化水分解中，太陽光將水分離成氫氣和氧氣。然後氫和氧可以在燃料電池中重新組合以釋放能量。
根據aip出版社發表的一篇新發表的應用物理快報的論文，現在，一種新的材料-鹵化物雙鈣鈦礦-可能具有分裂水的正確性質。
「如果我們能夠提出一種可用作水分解光催化劑的材料，那麼這將是一個巨大的突破，」該論文的共同作者felicianogiustino說。
研究人員之前已經嘗試過許多光催化材料，如二氧化鈦(tio2)。儘管二氧化鈦可以利用太陽光來分解水，但它效率低，因為它不能很好地吸收可見光。到目前為止，沒有用於一般水分解的光催化材料已經商業化。
使用超級計算機計算四種鹵化物雙鈣鈦礦的量子能態，牛津大學的georgevolonakis和giustino發現cs2biagcl6和cs2biagbr6是有前途的光催化材料，因為它們比tio2更好地吸收可見光。它們還產生電子和空穴(沒有電子的正電荷)，它們具有足夠的能量(或接近理想的能量)以將水分解成氫和氧。
giustino說，很少有其他材料同時具備所有這些功能。「我們不能說這肯定會起作用，但這些化合物似乎具有所有合適的特性。」。
giustino和他的團隊最初發現這種類型的鈣鈦礦，同時尋找製造太陽能電池的材料。在過去幾年中，鈣鈦礦作為材料引起了人們的興趣，通過將鈣鈦礦電池直接集成到高效矽電池上的串聯設計提高了矽基太陽能電池的效率，但它們含有少量鉛。如果將它們用於太陽能發電場的能量收集，鉛可能會對環境造成潛在危害。
2016年，研究人員利用計算機模擬識別替代材料，發現了一種新型的無鉛鈣鈦礦，具有高效太陽能電池的潛力。本文表明這些新材料也可能分裂水。「這些新的雙鈣鈦礦不僅有望成為串聯太陽能電池的補充材料，而且在光催化等領域也具有前景，」volonakis說。
儘管這些化合物形成了完美的晶體，但新的分析仍然是理論上的。作者說，下一步是讓實驗者看看材料是否在現實世界中起作用以及預測。與此同時，研究人員正在使用他們的計算技術來探索這些雙鈣鈦礦是否具有對光探測器等其他應用有用的特性。