Tenaga solar adalah bersih dan berlimpah.

Tenaga solar adalah bersih dan berlimpah. Tetapi apabila matahari tidak bersinar, anda mesti menyimpan tenaga dalam bateri atau melalui proses yang dipanggil photocatalysis - di mana tenaga solar digunakan untuk membuat bahan api. Dalam pemisahan air photocatalytic, cahaya matahari memisahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Hidrogen dan oksigen kemudiannya dapat dikombinasikan semula dalam sel bahan bakar untuk melepaskan tenaga.

Sekarang, kelas bahan baru - perovskite double halida - mungkin hanya sifat yang tepat untuk memecah air, menurut kertas yang baru diterbitkan dalam Surat Fizik Gunaan, dari AIP Publishing.

"Jika kita dapat menghasilkan bahan yang berguna sebagai photocatalyst yang memecah air, maka ia akan menjadi satu kejayaan besar," kata Feliciano Giustino, penulis bersama di dalam kertas itu.

Penyelidik telah mencuba banyak bahan photocatalytic sebelum ini, seperti titanium dioksida (TiO2). Walaupun TiO2 boleh memanfaatkan cahaya matahari untuk berpecah air, ia tidak cekap kerana ia tidak menyerap cahaya yang kelihatan dengan baik. Setakat ini, tiada bahan photocatalytic untuk pemisahan air am telah tersedia secara komersil.

Menggunakan superkomputer untuk mengira keadaan tenaga kuantum empat perovskit double halida, George Volonakis dan Giustino, kedua-dua University of Oxford, mendapati bahawa Cs2BiAgCl6 dan Cs2BiAgBr6 adalah bahan photocatalytic yang menjanjikan kerana mereka menyerap cahaya yang kelihatan jauh lebih baik daripada TiO2. Mereka juga menghasilkan elektron dan lubang-lubang (kos positif tidak ada elektron) yang mempunyai tenaga yang mencukupi (atau hampir ideal tenaga) untuk memecah air menjadi hidrogen dan oksigen.

Sangat sedikit bahan lain mempunyai semua ciri-ciri ini sekaligus, kata Giustino. "Kami tidak boleh mengatakan ini akan berfungsi dengan pasti, tetapi sebatian ini seolah-olah memiliki semua sifat yang betul."

Giustino dan pasukannya pada asalnya menemui jenis perovskite ini sambil mencari bahan untuk membuat sel solar. Sejak beberapa tahun kebelakangan ini, perovskit telah mendapat faedah sebagai bahan untuk meningkatkan kecekapan sel solar berasaskan silikon melalui reka bentuk tandem yang mengintegrasikan sel perovskite terus ke sel silikon kecekapan tinggi, tetapi ia mengandungi sejumlah kecil plumbum. Sekiranya ia digunakan untuk penuaian tenaga di ladang solar, pendahulu boleh menimbulkan potensi bahaya alam sekitar.

Pada tahun 2016, menggunakan simulasi komputer untuk mengenal pasti bahan alternatif, para penyelidik menemui jenis baru perovskite tanpa plumbum yang berpotensi untuk kecekapan tinggi sel solar. Kertas ini menunjukkan bahawa bahan-bahan baru ini juga boleh membahagikan air. "Perovskit ganda baru ini bukan sahaja menjanjikan sebagai bahan pelengkap untuk sel suria tandem tetapi mereka juga boleh menjanjikan bidang seperti photocatalysis," kata Volonakis.

Namun, analisis baru adalah teori, dengan mengandaikan sebatian membentuk kristal yang sempurna. Langkah seterusnya, kata para penulis, adalah untuk para eksperimental untuk mengetahui apakah bahan tersebut berfungsi di dunia nyata dan juga yang diramalkan. Dalam pada itu, para penyelidik menggunakan teknik pengiraan mereka untuk meneroka sama ada perovskit ganda ini mempunyai sifat yang berguna untuk aplikasi lain seperti pengesan cahaya.