Сингапур: «Умное» окно сможет подрабатывать батареей

07.10.14 | Рубрика: Альтернативные источники тока. Просмотры: 479

Оконное стекло, изменяющее свою прозрачность в зависимости от яркости солнечного света, позволяет, помимо прочих преимуществ, снизить затраты на обогрев и отопление. Однако варианты, имеющиеся сегодня, нуждаются во внешнем питании, то есть вносят свой вклад в коммунальные расходы. В новой статье, опубликованной изданием Nature Communications, исследователи из сингапурского Технологического университета Наньян сообщили о создании «умного» стекла с самоподзарядкой.

Используемый в них электрохимический материал берлинская лазурь (Prussian blue, PB) изменяет цвет от синего до прозрачного, запасая и высвобождая ионы и электроны. Такой принцип действия не просто напоминает работу аккумулятора — это окно фактически является прозрачной батареей, которую можно использовать для питания других устройств.

Изменение прозрачности примерно на 52% происходит в результате восстановления содержащегося в PB железа, получающего электрон от другого материала. В экспериментальном прототипе авторы использовали в качестве донора электронов алюминиевый анод. При его подключении к катоду из PB cтекло полностью обесцвечивалось всего за 4 секунды.

Отсутствие цвета также указывало на полную разрядку батареи, которая больше не могла поддерживать свечение светодиода.

Чтобы запустить процесс перезарядки ученые просто размыкали цепь: железо в катоде постепенно окислялось атмосферным кислородом, и стекло приобретало глубокий синий оттенок. Примерно через час батарея накапливала достаточный заряд, чтобы снова зажечь светодиод.

Авторы поясняют, что в процессе работы батареи алюминий постепенно расходуется, то есть она не является полностью самодостаточной (это нарушало бы первый закон термодинамики). Но размеры алюминиевого анода обеспечивают ей вполне достойную длительность эксплуатации, на уровне обычных аккумуляторов.

Плотность энергии у «умного» окна существенно ниже, чем у литий-ионных батарей, но общая емкость, учитывая его тонкопленочную структуру, довольно велика. Кроме того, рабочие характеристики прозрачной батареи значительно улучшаются, если для зарядки используется внешний источник питания.

Изобретатели планируют в дальнейшем усовершенствовать время жизни созданного ими устройства двойного назначения, а также его быстродействие — для этого требуется найти способ оперативного насыщения воздухом электролита.

Источник: KO