A energia solar é limpa e abundante. Mas quando o sol não está brilhando, você deve armazenar a energia em baterias ou por meio de um processo chamado fotocatálise - no qual a energia solar é usada para fazer combustíveis. Na divisão fotocatalítica da água, a luz solar separa a água em hidrogênio e oxigênio. O hidrogênio e o oxigênio podem ser recombinados em uma célula de combustível para liberar energia.

Agora, uma nova classe de materiais - perovskitas duplas de haleto - pode ter as propriedades certas para dividir a água, de acordo com um artigo recém-publicado em Cartas de Física Aplicada .

"Se pudermos encontrar um material que possa ser útil como um fotocatalisador de divisão de água, então seria um grande avanço, "disse Feliciano Giustino, um co-autor no artigo.

Os pesquisadores já experimentaram com muitos materiais fotocatalíticos antes, como o dióxido de titânio (TiO2). Embora o TiO2 possa aproveitar a luz do sol para dividir a água, é ineficiente porque não absorve bem a luz visível. Até aqui, nenhum material fotocatalítico para separação geral da água tornou-se comercialmente disponível.

Usando supercomputadores para calcular os estados de energia quântica de quatro perovskitas duplas de haleto, George Volonakis e Giustino, ambos da Universidade de Oxford, descobriram que Cs2BiAgCl6 e Cs2BiAgBr6 são materiais fotocatalíticos promissores porque absorvem a luz visível muito melhor do que TiO2. Eles também geram elétrons e lacunas (a ausência de elétrons de cargas positivas) que têm energia suficiente (ou energias quase ideais) para dividir a água em hidrogênio e oxigênio.

Muito poucos outros materiais têm todos esses recursos de uma vez, Disse Giustino. "Não podemos dizer que isso vai funcionar com certeza, mas esses compostos parecem ter todas as propriedades certas. "

Giustino e sua equipe descobriram originalmente este tipo de perovskita enquanto procuravam materiais para fazer células solares. Nos últimos anos, perovskitas ganharam interesse como materiais para impulsionar a eficiência de células solares à base de silício por meio de projetos em tandem que integram uma célula de perovskita diretamente em uma célula de silício de alta eficiência, mas eles contêm uma pequena quantidade de chumbo. Se fossem usados ​​para coleta de energia em uma fazenda solar, o chumbo pode representar um perigo ambiental potencial.

Em 2016, usando simulações de computador para identificar materiais alternativos, os pesquisadores descobriram um novo tipo de perovskita sem chumbo com potencial para células solares de alta eficiência. O presente trabalho mostra que esses novos materiais também podem dividir a água. "Essas novas perovskitas duplas não são apenas promissoras como um material complementar para células solares em tandem, mas também podem ser promissores em áreas como fotocatálise, "Volonakis disse.

Ainda, a nova análise é teórica, assumindo que os compostos formam cristais perfeitos. O próximo passo, os autores disseram, é para os experimentalistas verem se o material funciona no mundo real tão bem quanto o previsto. Enquanto isso, os pesquisadores estão usando suas técnicas computacionais para explorar se essas perovskitas duplas têm propriedades úteis para outras aplicações, como detectores de luz.