211service.com
Billigare färgskiftande fönster
Trettio procent av energin som används av byggnader i USA går åt till att kompensera för värmeförlust eller vinst genom fönster. Det ger upp till cirka 40 miljarder dollar i elkostnader varje år. Fönster som ändrar färg som svar på förändringar i vädret kan hjälpa till att spara på elkostnaderna genom att absorbera solljus på vintern och reflektera det på sommaren. Sådana fönster har funnits ett tag, men de är dyra och inte allmänt använda. Nu utvecklar forskare billiga tryckmetoder för att göra dessa elektrokroma system, och hoppas kunna göra elektrokroma filmer som kan skäras för att passa befintliga fönster.
Färgatglas : Dessa bilder visar de två elektroderna som utgör den färgskiftande delen av ett elektrokromiskt fönster. Den genomskinliga elektroden till vänster har impregnerats med litium. Den mörka elektroden till höger har dränerats på joner.
Elektrokroma fönster sandwichmaterial som ändrar färg när ett litet elektriskt fält appliceras över dem. Denna förändring utlöses av förändringar i ljus eller temperatur som mäts av sensorer. Med elektrokroma fönster sker allt dynamiskt - du behöver inte tänka på det, säger Anne Dillon , senior scientist vid National Renewable Energy Laboratory (NREL). Problemet är att de är för dyra.
Denna vecka på Materialforskningssällskapet möte i Boston, Dillon och forskare Robert Tenent på NREL presenterade sin nya och potentiellt billigare metod för att tillverka elektrokroma fönster.
Typiska elektrokroma system består av två elektroder separerade av en elektrolyt som skjuter joner mellan dem. Elektrodmaterialen, vanligtvis oxiderade metaller, ändrar färg när en jon som litium rör sig in i och ut ur dem.
NREL-systemen är baserade på elektroder gjorda av nickeloxid och volframoxid och är de första elektrokroma systemen som tillverkas genom att spruta ner billiga prekursorer och sedan värma dem. NREL har testat systemen med en flytande elektrolyt och utvecklar för närvarande system som förlitar sig på fasta jonledare. När en spänning appliceras över NREL-systemet, rör sig litiumjoner ut ur nickeloxiden och in i elektrolyten; på andra sidan rör sig litiumjoner in i volframoxiden. Rörelsen av jonerna gör att de två elektroderna färgar.
Att spraya filmerna är inte bara ett billigare alternativ, säger Tenent, det ger även vissa fördelar i prestanda. NREL-teamet fann att tillsats av en liten mängd litium till nickeloxidbläcklösningen innan den skrivs ut gjordes för en film som ändrar färg mycket snabbare och inom ett bredare intervall. På 29 sekunder, när litium lämnar nickelelektroden och den mörknar i färg, går elektroden från att sända 80 procent av det infallande ljuset till att sända bara 30 procent. Att tillsätta en liten mängd litium med hjälp av konventionella tillverkningstekniker skulle vara mycket svårare, säger Tenent.
Det finns andra sätt att göra färgskiftande fönster - genom att använda material som genomgår en kemisk förändring som svar på ljus, till exempel. Men dessa material är benägna att nedbrytas. NREL-gruppen utvecklar metalloxidelektroderna i hopp om att dessa material, som är robusta och inte bryts ned som svar på ljus, kommer att ha lång livslängd.
Hittills har NREL-systemet testats på glassubstrat. För att göra en verkligt prisvärd fönsterbeläggning arbetar gruppen med att göra elektrokroma filmer baserade på flexibel, transparent plast. Gruppen pratar med DuPont, som tillverkar plast, om att samarbeta för att tillverka elektrokroma filmer mellan en av företagets värmetoleranta polymerer. Nickeloxidprekursorn måste värmas upp till cirka 300 ºC för att bilda elektrodmaterialet, en temperatur som många plaster inte tål.