Ventanas que cambian de color según el tiempo
Método más barato de fabricación de ventanas cuyo cambio de color al variar el tiempo supone un ahorro energético
El treinta por ciento de la energía utilizada por los edificios en los Estados Unidos se emplea para compensar la pérdida o ganancia de calor a través de las ventanas. Esto supone unos 40.000 millones de dólares en costes de electricidad cada año. Las ventanas que cambian de color en respuesta a los cambios climáticos pueden ayudar a ahorrar en costes de electricidad absorbiendo la luz del sol en invierno y reflejándola en verano. Estas ventanas existen desde hace tiempo, pero son caras y su uso no está muy extendido. Ahora los investigadores están desarrollando métodos de impresión baratos para fabricar estos sistemas electrocrómicos y esperan poder hacer películas electrocrómicas que se puedan recortar para ajustarlas a las ventanas existentes.
Las ventanas electrocrómicas incluyen unos materiales superpuestos en forma de sándwich que cambian de color cuando se aplica un pequeño campo eléctrico a través de ellos. Estos cambios se activan a partir de las variaciones de luz o temperatura registrados por los sensores. "Con las ventanas electrocrómicas, todo sucede de forma dinámica; no tenemos que pensar en ello", señala Anne Dillon, científica del National Renewable Energy Laboratory (NREL). "El problema es que son demasiado caras".
Esta semana, Dillon y el investigador Robert Tenent, del NREL, presentaron nuevo método --potencialmente más barato-- para la fabricación de ventanas electrocrómicas en la reunión de la Materials Research Society celebrada en Boston.
Los sistemas electrocrómicos típicos están formados por dos electrodos separados por un electrolito que transporta iones entre ellos. Los materiales de los electrodos --por lo general metales oxidados-- cambian de color cuando un ion como el litio se desplaza hacia dentro o fuera de ellos.
Los sistemas del NREL están basados en electrodos de óxido de níquel y óxido de tungsteno y son los primeros sistemas electrocrómicos que se fabricarán pulverizando precursores baratos para luego calentarlos. El NREL ha probado los sistemas que utilizan un electrolito líquido y, actualmente, está desarrollando sistemas basados en conductores iónicos sólidos. Al aplicar un voltaje al sistema del NREL, los iones de litio salen del óxido de níquel y se introducen en el electrolito; en el otro extremo, los iones de litio se introducen en el óxido de tungsteno. El movimiento de los iones hace que los dos electrodos adquieran color.
Pulverizar las películas no es sólo una alternativa más barata, señala Tenent, también ofrece algunas ventajas de rendimiento. El equipo del NREL observó que la adición de una pequeña cantidad de litio a la disolución colorante de óxido de níquel antes de su impresión hizo que la película cambiase de color mucho más rápido y dentro de una gama más amplia. En 29 segundos, a medida que el litio abandona el electrodo de níquel y se oscurece, el electrodo pasa de transmitir el 80% de la luz incidente a transmitir solo un 30%. La adición de una pequeña cantidad de litio utilizando técnicas de fabricación convencionales sería mucho más difícil, según Tenent.
Hay otras maneras de fabricar ventanas que cambian de color; por ejemplo, utilizando materiales que experimentan un cambio químico en respuesta a la luz. Sin embargo, estos materiales son propensos a la degradación. El grupo del NREL está desarrollando los electrodos de óxidos metálicos con la esperanza de que estos materiales, que son resistentes y no se degradan en respuesta a la luz, tengan unas vidas útiles largas.
De momento, el sistema del NREL se ha probado en sustratos de vidrio. Para hacer un recubrimiento para ventanas verdaderamente asequible, el grupo está trabajando en la fabricación de películas electrocrómicas basadas en plásticos flexibles transparentes. El grupo está negociando con DuPont, fabricante de plásticos, la posibilidad de establecer una colaboración para fabricar las películas electrocrómicas superpuestas en forma de sándwich entre uno de los polímeros termorresistentes de la compañía. El precursor de óxido de níquel hay que calentarlo a unos 300º C para formar el material del electrodo; una temperatura que muchos plásticos no pueden tolerar.
Fuente: Technology Review
El treinta por ciento de la energía utilizada por los edificios en los Estados Unidos se emplea para compensar la pérdida o ganancia de calor a través de las ventanas. Esto supone unos 40.000 millones de dólares en costes de electricidad cada año. Las ventanas que cambian de color en respuesta a los cambios climáticos pueden ayudar a ahorrar en costes de electricidad absorbiendo la luz del sol en invierno y reflejándola en verano. Estas ventanas existen desde hace tiempo, pero son caras y su uso no está muy extendido. Ahora los investigadores están desarrollando métodos de impresión baratos para fabricar estos sistemas electrocrómicos y esperan poder hacer películas electrocrómicas que se puedan recortar para ajustarlas a las ventanas existentes.
Las ventanas electrocrómicas incluyen unos materiales superpuestos en forma de sándwich que cambian de color cuando se aplica un pequeño campo eléctrico a través de ellos. Estos cambios se activan a partir de las variaciones de luz o temperatura registrados por los sensores. "Con las ventanas electrocrómicas, todo sucede de forma dinámica; no tenemos que pensar en ello", señala Anne Dillon, científica del National Renewable Energy Laboratory (NREL). "El problema es que son demasiado caras".
Esta semana, Dillon y el investigador Robert Tenent, del NREL, presentaron nuevo método --potencialmente más barato-- para la fabricación de ventanas electrocrómicas en la reunión de la Materials Research Society celebrada en Boston.
Los sistemas electrocrómicos típicos están formados por dos electrodos separados por un electrolito que transporta iones entre ellos. Los materiales de los electrodos --por lo general metales oxidados-- cambian de color cuando un ion como el litio se desplaza hacia dentro o fuera de ellos.
Los sistemas del NREL están basados en electrodos de óxido de níquel y óxido de tungsteno y son los primeros sistemas electrocrómicos que se fabricarán pulverizando precursores baratos para luego calentarlos. El NREL ha probado los sistemas que utilizan un electrolito líquido y, actualmente, está desarrollando sistemas basados en conductores iónicos sólidos. Al aplicar un voltaje al sistema del NREL, los iones de litio salen del óxido de níquel y se introducen en el electrolito; en el otro extremo, los iones de litio se introducen en el óxido de tungsteno. El movimiento de los iones hace que los dos electrodos adquieran color.
Pulverizar las películas no es sólo una alternativa más barata, señala Tenent, también ofrece algunas ventajas de rendimiento. El equipo del NREL observó que la adición de una pequeña cantidad de litio a la disolución colorante de óxido de níquel antes de su impresión hizo que la película cambiase de color mucho más rápido y dentro de una gama más amplia. En 29 segundos, a medida que el litio abandona el electrodo de níquel y se oscurece, el electrodo pasa de transmitir el 80% de la luz incidente a transmitir solo un 30%. La adición de una pequeña cantidad de litio utilizando técnicas de fabricación convencionales sería mucho más difícil, según Tenent.
Hay otras maneras de fabricar ventanas que cambian de color; por ejemplo, utilizando materiales que experimentan un cambio químico en respuesta a la luz. Sin embargo, estos materiales son propensos a la degradación. El grupo del NREL está desarrollando los electrodos de óxidos metálicos con la esperanza de que estos materiales, que son resistentes y no se degradan en respuesta a la luz, tengan unas vidas útiles largas.
De momento, el sistema del NREL se ha probado en sustratos de vidrio. Para hacer un recubrimiento para ventanas verdaderamente asequible, el grupo está trabajando en la fabricación de películas electrocrómicas basadas en plásticos flexibles transparentes. El grupo está negociando con DuPont, fabricante de plásticos, la posibilidad de establecer una colaboración para fabricar las películas electrocrómicas superpuestas en forma de sándwich entre uno de los polímeros termorresistentes de la compañía. El precursor de óxido de níquel hay que calentarlo a unos 300º C para formar el material del electrodo; una temperatura que muchos plásticos no pueden tolerar.
Fuente: Technology Review
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