Cristal electrocrómico

El material electrocrómico és un VIDRIO opac que es torna transparent quan se li aplica una corrent elèctrica. Una làmina d'este vidre està constituïda per dos capes de vidre en les dos cares exteriors i, entre elles, per una série de capes de materials transparents que tenen la qualitat de fer perdre la transparència d'una d'elles en teñir d'un color (generalment blau i vert). Este fenomen succeïx quan se li aplica una tensió elèctrica, i quan la corrent s'invertix el procés també ho fa, recuperant aixina la transparència. És possible ajustar el grau d'obscuritat fins al nivell desijat.

El vidre electrocrómico forma part del grup dels cridats “vidres inteligents”, entre els que estan el vidre fotocrómico, que pert transparència en incidir sobre ell llum intensa, el termocrómico, que fa lo propi en auments i disminució de la temperatura, el de partícules suspeses (SPD) i el de cristal líquit.

S'ha demostrat que l'us de finestres electrocrómicas en cases i edificis comercials pot reduir les despeses en energia elèctrica fins a en un 40% ya que tenen la capacitat de regular la cantitat de llum i calor que aplega a l'interior. D'esta manera s'evita posar persianes i es reduïx la despesa energètica en aire acondicionat i allumenament. Els usos que se li pot donar a este vidre són múltiples, tant en cases, oficines, locals comercials i moltes aplicacions més.

En cases com a substituts de cortines i persianes, s'usa també en tragaluces i en els acrílics o cristals dels banys, alguns aprofiten els seus finestrals per a utilisar-los com a pantalla de proyecció. En oficines els utilisen en sales de juntes i privats utilisant-los també com pizarrones inteligents i pantalla de proyecció

Les seues aplicacions són múltiples, són molt comunes en Restaurants, Hotels, Hospitals i inclús automòvils i finestretes en els avions. Esta és una tecnologia que encara que du ya molts anys en desenroll, és realment nova en el món i està revolucionant el mercat per les seues diferents aplicacions. Coneixent ben el productes, les seues funcionalitats i les seues capacitats, és realment un producte que mereix l'inversió i a pesar de que només existixen quatre fabricants d'esta tecnologia en el món, ya està disponible en països com Corea, Japó, França, Estats Units i Mèxic

Alguns dels beneficis de l'us d'esta tecnologia són:

• Substituïx cortines i finestres.
• Elimina la propagació de pols, àcars i bactèries.
• Es neteja com qualsevol vidre.
• Protecció UV sense precedent +/- 98% tant encés com apagat.
• Aforro d'energia i costs de calefacció i aire acondicionat.
• És un producte vert ya que només consumix entre 3 i 5 watts per m².
• A una fracció del cost d'un vidre nou i no es requerix construcció.
• Es pot instalar la película en només una part del vidre si aixina es desija.

Història

Este vidre té una capa constituïda per un material electrocrómico, que és el que té la capacitat de canviar de transparent a tintat per mig d'una reacció química provocada pel pas de corrent elèctrica. Els materials electrocròmics varen ser descoberts en els anys 1970 i han anat adquirint, des de la década dels 1990, molta atenció pel gran número d'aplicacions, encara que la majoria d'elles estan molt poc desenrollades.

En 1999 es varen fer una série de proves en l'Edifici Federal d'Oakland (Califòrnia) que tenien com a objectiu desenrollar sistemes de control en les finestres electrocrómicas, obtindre senyes sobre la cantitat d'energia usada en este vidre i evaluar el confort visual que proporcionen. Estos tests es varen realisar des de novembre de 1999 fins a febrer de 2000 en dos habitacions del citat edifici. Abdós tenen unes mateixes dimensions i estan orientades cap al surest, lloc a on cada una d'elles té una finestra del mateix tamany. La diferència és que una d'elles tenia vidre electrocrómico i l'atra no. D'esta manera es varen fer comparacions entre les dos habitacions.

En estos experiments, i uns atres similars, es varen obtindre vàries conclusions. Es va observar que en la finestra electrocrómica s'aforra en energia d'allumenament interior entre un 6 i un 24% si es compara en vidres tintats convencionals, d'una transmitancia òptica del 11%. No obstant, quan el sol incidix directament en l'habitació i la finestra electrocrómica s'enfosquix fins a alcançar una transmitancia del 11% les diferències de despesa energètica, respecte de la finestra tintada, són mínimes. Esta diferència de despesa en energia d'allumenament es nota més quan la llum exterior és més tènue (de matí i per la vesprada) i la finestra electrocrómica recupera gran part de la transmitancia mentres que la tintada es manté en el 11%, fent necessari més despesa en llum interior en la segona finestra.

Quan la finestra electrocrómica es compara en una atra que té un vidre d'alta transmitencia òptica (38%) s'observa que la despesa en energia per a l'allumenament elèctric és entre un 0 i un 13% major en l'habitació que té el vidre electrocrómico. Açò pansa perque un vidre d'alta transmitancia permet passar una miqueta més de llum que el electrocrómico en el seu estat més transparent. En estes senyes es conclou que les finestres de vidre electrocrómico són especialment productives en les fronteres que més llum directa reben perque són les més expostes a canvis forts de l'intensitat de la llum exterior. A partir d'estos experiments, diverses empreses del sector s'han encarregat de millorar les característiques d'estes finestres per a fer-les més productives i econòmiques.

En l'automòvil, el vidre electrocrómico va fer el seu debut mundial en el Saló de l'Automòvil de Detroit en giner de 2005, en ser incorporat per primera volta en els retrovisores del Ferrari 575 Superamérica. Des de llavors és comú trobar este vidre en retrovisores i ya ha començat a montar-se en sostres solars. S'espera un gran envolament en els pròxims anys, especialment en els dissenys de vehículs elèctrics.

Actualment encara no és un vidre molt estés en l'automovilisme i la construcció, al ser entre dos i tres voltes més cars que el vidre comú, pero el progressiu abaratiment dels processos de fabricació permetrà la seua expansió.

Funcionament

El vidre electrocrómico està compost per sèt capes de diferents materials. Les dos més exteriors són de vidre o plàstic transparent, i són les que donen a la finestra les característiques de resistència i aïllament tèrmic i acústic. Les dos capes següents estan fetes d'un material conductor transparent i estan conectades a la corrent elèctrica. Entre estes dos últimes capes citades estan les tres centrals, i en elles és a on es produïx la reacció química que fa enfosquir a la finestra. Una d'estes tres capes està composta per un material electrocrómico. El que més s'usa és el trióxido de wolframio (WO₃), les propietats del qual electrocrómicas varen ser descobertes per Deb en 1969. Hi ha atres materials electrocròmics de caràcter orgànic, com la polianilina, i de caràcter inorgànic, com el V₂O₅ i el MoO₃. Una atra capa de les tres centrals és el contraelectrodo, que és un material capaç d'almagasenar ions. Este contraelectrodo sol ser un polímero conductor o un òxit metàlic, com l'òxit de níquel, que és el més usat. Entre la capa electrocrómica i el contraelectrodo està la capa més central de totes, que és un material conductor iònic. Pot ser una dissolució electrolítica o un electrolito sòlit.

El M⁺ és un catión metàlic (normalment Li⁺), o un protó H⁺ que es intercala a la ret de WO₃ quan este és reduït per mig d'un voltage extern aplicat. Els ions positius (cationes metàlics i protones), que estaven almagasenats en la capa del contraelectrodo, travessen la capa del conductor iònic fins a aplegar al material electrocrómico (en este cas el WO₃) quan este rep una corrent elèctrica (rep electrons procedents de la capa conductora que està al costat opost del contraelectrodo). Esta reacció química produïx canvis en l'espectre UV-visible de el WO₃. Una volta que s'ha alcançat el nivell de coloració desijat, la corrent elèctrica es pot detindre, quedant-se el cristal tintat fins que es torne a aplicar una nova corrent en sentit invers que faça que els ions positius tornen al contraelectrodo i que el material electrocrómico recupere la seua transparència.

Els viológenos són materials electrocròmics orgànics que fan que la coloració siga més ràpida que en atres materials electrocròmics i que l'efecte òptic s'amplifique dos o tres voltes. La reacció d'este material va ser descoberta per Michael Grätzel i Donald Fitzmaurice a principis dels anys 1990. L'empresa multinacional TNera ha adquirit els drets d'explotació d'esta substància.