211service.com
Levnější okno se změnou barvy
Třicet procent energie spotřebované budovami ve Spojených státech je vynaloženo na dorovnání tepelných ztrát nebo zisků okny. To představuje roční náklady na elektřinu asi 40 miliard dolarů. Okna, která mění barvu v reakci na změny počasí, mohou pomoci ušetřit náklady na elektřinu tím, že absorbují sluneční světlo v zimě a odrážejí je v létě. Taková okna už nějakou dobu existují, ale jsou drahá a málo používaná. Nyní výzkumníci vyvíjejí levné tiskové metody pro výrobu těchto elektrochromních systémů a doufají, že vyrobí elektrochromní filmy, které lze řezat tak, aby vyhovovaly stávajícím oknům.
Vitráže : Tyto fotografie ukazují dvě elektrody, které tvoří část elektrochromního okénka, která mění barvu. Čirá elektroda na levé straně byla impregnována lithiem. Tmavá elektroda napravo byla zbavena iontů.
Elektrochromní okna jsou sendvičové materiály, které mění barvu, když na ně působí malé elektrické pole. Tato změna je vyvolána změnami světla nebo teploty měřenými čidly. U elektrochromních oken se vše děje dynamicky – nemusíte na to myslet, říká Anne Dillonové , vedoucí vědecký pracovník v National Renewable Energy Laboratory (NREL). Problém je, že jsou příliš drahé.
Tento týden na Společnost pro výzkum materiálů setkání v Bostonu, Dillon a výzkumný vědec Robert Tenent na NREL představili svůj nový a potenciálně levnější způsob výroby elektrochromních oken.
Typické elektrochromní systémy jsou tvořeny dvěma elektrodami oddělenými elektrolytem, který mezi nimi přenáší ionty. Materiály elektrod, obvykle oxidované kovy, mění barvu, když se do nich a ven z nich pohybuje iont, jako je lithium.
Systémy NREL jsou založeny na elektrodách vyrobených z oxidu niklu a oxidu wolframu a jsou prvními elektrochromními systémy, které byly vyrobeny rozprašováním levných prekurzorů a jejich následným ohřevem. Společnost NREL testovala systémy pomocí kapalného elektrolytu a v současné době vyvíjí systémy, které se spoléhají na vodiče pevných iontů. Když je na systém NREL aplikováno napětí, ionty lithia se pohybují z oxidu niklu do elektrolytu; na druhé straně se ionty lithia přesouvají do oxidu wolframu. Pohyb iontů způsobuje zbarvení dvou elektrod.
Stříkání fólií není jen levnější alternativou, říká Tenent, poskytuje také některé výhody z hlediska výkonu. Tým NREL zjistil, že přidání malého množství lithia do roztoku inkoustu s oxidem niklu před jeho vytištěním vytvořilo film, který mění barvu mnohem rychleji a v širším rozsahu. Za 29 sekund, když lithium opustí niklovou elektrodu a její barva ztmavne, elektroda přejde z propustnosti 80 procent dopadajícího světla na propustnost pouhých 30 procent. Přidání malého množství lithia pomocí konvenčních výrobních technik by bylo mnohem obtížnější, říká Tenent.
Existují i jiné způsoby, jak vyrobit okna s proměnlivou barvou – například použitím materiálů, které podléhají chemické změně v reakci na světlo. Tyto materiály jsou však náchylné k degradaci. Skupina NREL vyvíjí elektrody s oxidem kovu v naději, že tyto materiály, které jsou robustní a nedegradují v reakci na světlo, budou mít dlouhou životnost.
Systém NREL byl zatím testován na skleněných substrátech. Aby bylo možné vyrobit skutečně cenově dostupný povlak na okna, skupina pracuje na výrobě elektrochromních fólií na bázi flexibilních průhledných plastů. Skupina hovoří se společností DuPont, která vyrábí plasty, o spolupráci při výrobě elektrochromních filmů vložených mezi jeden z tepelně odolných polymerů společnosti. Prekurzor oxidu niklu se musí zahřát na asi 300 °C, aby se vytvořil materiál elektrody, což je teplota, kterou mnoho plastů nesnese.