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Ventana de cambio de color más barata
El treinta por ciento de la energía utilizada por los edificios en los Estados Unidos se gasta en compensar la pérdida o ganancia de calor a través de las ventanas. Eso suma aproximadamente $ 40 mil millones en costos de electricidad cada año. Las ventanas que cambian de color en respuesta a los cambios climáticos pueden ayudar a ahorrar en costos de electricidad al absorber la luz solar en el invierno y reflejarla en el verano. Estas ventanas existen desde hace un tiempo, pero son caras y no se utilizan mucho. Ahora, los investigadores están desarrollando métodos de impresión baratos para fabricar estos sistemas electrocrómicos y esperan fabricar películas electrocrómicas que se puedan cortar para adaptarse a las ventanas existentes.
Vitral : Estas fotos muestran los dos electrodos que forman la parte que cambia de color de una ventana electrocrómica. El electrodo transparente de la izquierda se ha impregnado de litio. El electrodo oscuro de la derecha se ha drenado de iones.
Las ventanas electrocrómicas forman un sándwich de materiales que cambian de color cuando se aplica un pequeño campo eléctrico a través de ellas. Este cambio es provocado por cambios en la luz o la temperatura medidos por sensores. Con las ventanas electrocrómicas, todo sucede de forma dinámica, no tienes que pensar en eso, dice Anne Dillon , científico senior del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL). El problema es que son demasiado caros.
Esta semana en el Sociedad de Investigación de Materiales reunido en Boston, Dillon y el científico investigador Robert Tenent en NREL presentó su método nuevo y potencialmente más económico para hacer ventanas electrocrómicas.
Los sistemas electrocrómicos típicos se componen de dos electrodos separados por un electrolito que transporta iones entre ellos. Los materiales de los electrodos, generalmente metales oxidados, cambian de color cuando un ión como el litio entra y sale de ellos.
Los sistemas NREL se basan en electrodos hechos de óxido de níquel y óxido de tungsteno y son los primeros sistemas electrocrómicos que se fabrican pulverizando precursores baratos y luego calentándolos. NREL ha probado los sistemas utilizando un electrolito líquido y actualmente está desarrollando sistemas que se basan en conductores de iones sólidos. Cuando se aplica un voltaje a través del sistema NREL, los iones de litio salen del óxido de níquel y entran en el electrolito; por otro lado, los iones de litio se mueven hacia el óxido de tungsteno. El movimiento de los iones hace que los dos electrodos se coloreen.
Rociar las películas no solo es una alternativa más barata, dice Tenent, sino que también brinda algunas ventajas en el rendimiento. El equipo de NREL descubrió que al agregar una pequeña cantidad de litio a la solución de tinta de óxido de níquel antes de imprimirla, se obtiene una película que cambia de color mucho más rápido y dentro de un rango más amplio. En 29 segundos, cuando el litio sale del electrodo de níquel y se oscurece, el electrodo pasa de transmitir el 80 por ciento de la luz incidente a transmitir solo el 30 por ciento. Agregar una pequeña cantidad de litio utilizando técnicas de fabricación convencionales sería mucho más difícil, dice Tenent.
Hay otras formas de hacer ventanas que cambian de color, por ejemplo, mediante el uso de materiales que sufren un cambio químico en respuesta a la luz. Pero estos materiales son propensos a degradarse. El grupo NREL está desarrollando electrodos de óxido metálico con la esperanza de que estos materiales, que son robustos y no se degradan en respuesta a la luz, tengan una vida útil prolongada.
Hasta ahora, el sistema NREL se ha probado en sustratos de vidrio. Para hacer un revestimiento de ventana realmente asequible, el grupo está trabajando para fabricar películas electrocrómicas basadas en plásticos transparentes y flexibles. El grupo está hablando con DuPont, que fabrica plásticos, sobre la colaboración para fabricar películas electrocrómicas intercaladas entre uno de los polímeros tolerantes al calor de la empresa. El precursor de óxido de níquel debe calentarse a unos 300 ºC para formar el material del electrodo, una temperatura que muchos plásticos no pueden tolerar.