Neuartige, kostengünstige Technologie für intelligentes Glas

Elektrochromes Glas, das ohne Verzögerung trübe oder abgedunkelt werden kann, verfügt über hohes Potential für kommerzielle Anwendungen, allerdings stehen die hohen Produktionskosten und das hohe Gewicht der großflächigen Anwendung entgegen. Neue und realisierbare elektrochrome Abdunkelungstechnologie der EU wird durch Nutzung einer flexiblen Dünnschicht eine deutliche Verbesserung darstellen.

Industrielle Technologien

Mit EU-Finanzierung des Projekts INNOSHADE (Innovative switchable shading appliances based on nanomaterials and hybrid electrochromic device configurations) setzten Forscher elektroaktive Materialien ein, um neuartige elektrochrome Geräte (electrochromic devices, ECD) zu erstellen. Infolge einer chemische Reaktion, die durch Anlegen einer geringen Spannung ausgelöst wird, ermöglichen elektroaktive Substanzen eine umkehrbare Farbveränderung. Die in INNOSHADE verwendeten Polymere auf Basis von 3,4-Ethylen-Dioxythiophen-Dünnschichten ermöglichen eine schnelle Farbveränderung mit geringem Energieverbrauch und eignen sich für flexible ECD. Mit Hochdurchsatz-Fertigungsverfahren wie dem kontinuierlichen Rolle-zu-Rolle-Verfahren wurden die Produktionskosten gering gehalten. Die im INNOSHADE-Projekt entwickelte dünne elektrochrome Schicht markiert einen Durchbruch der intelligenten Abdunkelungstechnologie, da die vorherrschende Einschränkungen aktueller ECD überwunden wurden. Die nachrüstbare Schicht ist leicht, flexibel und stoßfest. Die Partner setzten sich die Entwicklung von Produkten auf drei bestimmten Gebieten zum Ziel: Kontaktlinsen, Haushaltsanwendungen und Anwendungen für Fahr- und Flugzeuge. Die Schicht von INNOSHADE bedeutet auch deutliche Vorteile für die Umwelt und nachhaltige Entwicklung, etwa durch geringeres Volumen und Geweicht, reduzierte Wärmeverluste und Energieeinsparungen. Eine Lebenszyklusanalyse bestätigte bereits die geringen Auswirkungen der Technologie auf die Umwelt. Durch die Schicht müssen Gebäude und Fahrzeuge weniger klimatisiert werden, und bei Ofentüren vermeiden sie Wärmeverluste. Zudem werden in Flugzeugkabinen keine mechanischen Blenden mehr benötigt, was zu einem geringeren Gewicht und so zu Treibstoffeinsparungen führt. Die grundlegende ECD-Konfiguration besteht in einer Sandwichstruktur aus fünf dünnen Schichten. Diese sind eine trennende Polymermembran, jeweils eine Elektrode auf beiden Seiten der Membran und jeweils eine transparente Leiterschicht auf den Außenseiten der Elektroden. Durch Anlegen einer geringen Spannung bewegen sich Lithiumionen, die sich in einer Elektrode befinden, durch die Trennschicht zur anderen Elektrode, wobei Licht und Wärme steuerbar sind. Im Labor wurden etwa 120.000 Zyklen durchgeführt, ohne dass ein deutlicher Leistungsabfall verzeichnet wurde. Die Schicht wies über einen großen Temperaturbereich von -50 bis 120 Grad Celsius eine hervorragende Stabilität auf. Die elektrochrome Technologie des INNOSHADE-Projekts hat den Pilotmaßstab erreicht, jedoch sind weitere Schritte erforderlich, um sie für die Industrie nutzbar zu machen.

Schlüsselbegriffe

Intelligentes Glas, elektrochrom, Abdunkelung, Dünnschicht, elektrochrome Geräte

Innovative Switchable Shading Appliances based on Nanomaterials and Hybrid Electrochromic Device Configurations

Neuartige, kostengünstige Technologie für intelligentes Glas

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