La energía solar es limpia y abundante. Pero cuando el sol no brilla debe almacenar la energía en baterías o mediante un proceso llamado fotocatálisis, en el que la energía solar se utiliza para producir combustibles. En la división de agua fotocatalítica, la luz del sol separa el agua en hidrógeno y oxígeno. Luego, el hidrógeno y el oxígeno se pueden recombinar en una celda de combustible para liberar energía.

Ahora, una nueva clase de materiales, las perovskitas dobles de haluro, pueden tener las propiedades adecuadas para dividir el agua, según un artículo recientemente publicado en Letras de física aplicada .

"Si podemos encontrar un material que pueda ser útil como fotocatalizador que separa el agua, entonces sería un gran avance, "dijo Feliciano Giustino, un coautor del artículo.

Los investigadores han experimentado con muchos materiales fotocatalíticos antes, como el dióxido de titanio (TiO2). Si bien el TiO2 puede aprovechar la luz solar para dividir el agua, es ineficaz porque no absorbe bien la luz visible. Hasta aquí, no se ha comercializado ningún material fotocatalítico para la disociación general del agua.

Usando supercomputadoras para calcular los estados de energía cuántica de cuatro perovskitas dobles de haluro, George Volonakis y Giustino, ambos de la Universidad de Oxford, encontraron que Cs2BiAgCl6 y Cs2BiAgBr6 son materiales fotocatalíticos prometedores porque absorben la luz visible mucho mejor que el TiO2. También generan electrones y huecos (las cargas positivas en ausencia de electrones) que tienen suficiente energía (o energías casi ideales) para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno.

Muy pocos otros materiales tienen todas estas características a la vez, Dijo Giustino. "No podemos decir que esto funcione con seguridad, pero estos compuestos parecen tener todas las propiedades adecuadas ".

Giustino y su equipo descubrieron originalmente este tipo de perovskita mientras buscaban materiales para fabricar células solares. Durante los últimos años, Las perovskitas han ganado interés como materiales para aumentar la eficiencia de las células solares basadas en silicio a través de diseños en tándem que integran una célula de perovskita directamente en una célula de silicio de alta eficiencia. pero contienen una pequeña cantidad de plomo. Si se usaran para la recolección de energía en una granja solar, el plomo podría representar un peligro ambiental potencial.

En 2016, el uso de simulaciones por computadora para identificar materiales alternativos, los investigadores encontraron un nuevo tipo de perovskita sin plomo con potencial para células solares de alta eficiencia. El presente artículo muestra que estos nuevos materiales también pueden dividir el agua. "Estas nuevas perovskitas dobles no solo son prometedoras como material complementario para las células solares en tándem, pero también pueden ser prometedoras en áreas como la fotocatálisis, "Dijo Volonakis.

Todavía, el nuevo análisis es teórico, asumiendo que los compuestos forman cristales perfectos. El siguiente paso, los autores dijeron, es para que los experimentadores vean si el material funciona en el mundo real tan bien como se predijo. Mientras tanto, los investigadores están utilizando sus técnicas computacionales para explorar si estas perovskitas dobles tienen propiedades útiles para otras aplicaciones como los detectores de luz.