具有获取太阳能，把水分解成氢气和氧气潜在特性的新材料

众所周知，太阳能是十分清洁丰富的能源来源。但是当太阳落山时，你必须把能量储存在电池中或者通过一种叫做光催化的过程实现太阳能燃料制造。在光催化分解水的过程中，阳光将水分解为氢和氧，然后氢和氧可以在燃料电池中重新组合以释放能量。

研究人员最近发现的一种新的卤化物双钙钛矿材料，可能恰好具有分解水的特性，这一研究最近发表于《应用物理学快报》杂志上。

该论文的共同著作者Giustino说：“如果我们能找到一种可以用作水分解光催化剂的材料，那么这将是一个巨大的突破。”

研究人员曾尝试过许多光催化材料，如二氧化钛（TiO2）。虽然TiO2可以利用阳光分裂水，但它效率低下，因为它不能很好地吸收可见光。到目前为止，商业上不存在可以用于进行水分解的光催化材料。

[attachment=84712]
如上图所示，一种新型的、无铅的双钙钛矿作为太阳能分解水的潜在光催化剂

利用超级计算机计算了四种卤化物双钙钛矿的量子能态，牛津大学的Volonakis和Giustino发现，CS2BiAgCl 6和CS2BiAgBr6能比TiO2吸收更多的可见光，是非常有前途的光催化材料，。它们还产生电子和空穴（正电荷不存在电子），它们有足够的能量（或者几乎理想的能量）可以将水分解成氢和氧。

Giustino说，很少有其他材料同时具有这些特征。我们不能说这肯定会奏效，但这些化合物似乎具有所有正确的特性。

Giustino和他的团队最初是在寻找制造太阳能电池材料时发现了这种类型的钙钛矿。在过去的几年中，钙钛矿具有提高通过串联设计的硅基太阳能电池的效率，可以将钙钛矿电池直接集成到高效率硅电池上。但它们含有少量的铅。如果它们被用于太阳能发电厂的能量收集，铅可能会带来潜在的环境危害。

“在2016年，利用计算机模拟来识别替代材料，研究人员发现了一种新型的具有高效率太阳能电池的无铅钙钛矿。本文显示这些新材料也可能分裂水。这些新的双钙钛矿不仅有助于串联太阳能电池的互补材料，而且在光催化等领域也很有前途，”Volonakis说。

然而，新的分析只是理论层面的，如果化合物形可以成完美的晶体，下一步是让实验者们了解以及预测物质在现实世界中的作用，作者说道。与此同时，研究人员正在使用他们的计算技术来探究这些双钙钛矿是否对其他应用如光探测器有用。

文章链接：https://phys.org/news/2018-06-material-properties-capture-solar-energy.html（实验帮译）

查看本帖完整版本: [-- 具有获取太阳能，把水分解成氢气和氧气潜在特性的新材料 --] [-- top --]