La ventana inteligente/batería en diversos estados, según estén los electrodos conectados o no. En ellos se observa que la ventana se colorea de azul cuando está cargada. Imagen: Wang et al. Fuente: Nature Communications.
Las ventanas inteligentes tienen la capacidad de volverse más oscuras o claras en respuesta a la luminosidad y el calor de la luz solar, lo cual permite reducir en gran medida los costes de calefacción y refrigeración, entre otros beneficios. Sin embargo, las ventanas inteligentes actuales requieren una fuente de alimentación externa para funcionar, provocando un consumo adicional de energía que reduce los ahorros globales.
Ahora, en un nuevo estudio, publicado en Nature Communications, un grupo dirigido por Xiong Wen Lou y Xiao Wei Sun, de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, han diseñado y fabricado una ventana inteligente totalmente autoalimentada. La ventana puede cambiar su color de transparente a azul dependiendo de su exposición al aire mediante el uso de materiales electrocrómicos, que son capaces de almacenar y liberar iones y electrones, de forma similar a una batería.
Estas características, explica Phys.org, también permiten a la ventana inteligente funcionar como una batería transparente recargable para alimentar otros dispositivos.
La clave de la nueva ventana inteligente es el material electrocrómico azul de Prusia. En la década de 1980, los científicos descubrieron que se puede transformar en blanco de Prusia incoloro mediante reacciones electroquímicas.
El proceso de blanqueo de la ventana inteligente va en correspondencia con la descarga de la célula azul de Prusia-aluminio que alimenta las reacciones. Cuando la ventana inteligente se vuelve totalmente transparente, se apaga un LED que indica que está completamente descargada.
Para recargar la ventana inteligente/batería, los investigadores simplemente desconectan los electrodos de la célula, exponiéndolos al oxígeno. La batería se recarga a continuación, de forma espontánea, mediante la oxidación del hierro del azul de Prusia, haciendo que la ventana inteligente recupere lentamente su color azul. Después de una hora, la batería ilumina de nuevo el LED, lo que indica que se ha recargado parcialmente.
Ahora, en un nuevo estudio, publicado en Nature Communications, un grupo dirigido por Xiong Wen Lou y Xiao Wei Sun, de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur, han diseñado y fabricado una ventana inteligente totalmente autoalimentada. La ventana puede cambiar su color de transparente a azul dependiendo de su exposición al aire mediante el uso de materiales electrocrómicos, que son capaces de almacenar y liberar iones y electrones, de forma similar a una batería.
Estas características, explica Phys.org, también permiten a la ventana inteligente funcionar como una batería transparente recargable para alimentar otros dispositivos.
La clave de la nueva ventana inteligente es el material electrocrómico azul de Prusia. En la década de 1980, los científicos descubrieron que se puede transformar en blanco de Prusia incoloro mediante reacciones electroquímicas.
El proceso de blanqueo de la ventana inteligente va en correspondencia con la descarga de la célula azul de Prusia-aluminio que alimenta las reacciones. Cuando la ventana inteligente se vuelve totalmente transparente, se apaga un LED que indica que está completamente descargada.
Para recargar la ventana inteligente/batería, los investigadores simplemente desconectan los electrodos de la célula, exponiéndolos al oxígeno. La batería se recarga a continuación, de forma espontánea, mediante la oxidación del hierro del azul de Prusia, haciendo que la ventana inteligente recupere lentamente su color azul. Después de una hora, la batería ilumina de nuevo el LED, lo que indica que se ha recargado parcialmente.
Diferencias con las baterías típicas
A diferencia de las baterías normales, de Litio-aire o Aluminio-aire, en las azul de Prusia-aluminio el aire no es un electrodo, sino que está implicado en el proceso de recarga. Por eso, no hay que aislar la batería del oxígeno.
Pero la batería no es infinitamente autorrecargable, puesto que el aluminio termina agotándose. Dura más o menos lo que una batería recargable normal.
Como dispositivo dos-en-uno (ventana inteligente autoalimentada y batería transparente autorrecargable), la nueva tecnología podría tener algunas aplicaciones duales novedosas. Sus propiedades permiten que sea utilizado simultáneamente para la gestión de la luz y el calor interior y como una fuente de energía para algunos dispositivos de baja potencia.
Los investigadores reconocen que se necesitan más investigaciones para ampliar la fiabilidad, es decir, la vida útil del dispositivo, y que es necesario pensar en formas de exponer el electrolito al oxígeno, para que el dispositivo respire.
A diferencia de las baterías normales, de Litio-aire o Aluminio-aire, en las azul de Prusia-aluminio el aire no es un electrodo, sino que está implicado en el proceso de recarga. Por eso, no hay que aislar la batería del oxígeno.
Pero la batería no es infinitamente autorrecargable, puesto que el aluminio termina agotándose. Dura más o menos lo que una batería recargable normal.
Como dispositivo dos-en-uno (ventana inteligente autoalimentada y batería transparente autorrecargable), la nueva tecnología podría tener algunas aplicaciones duales novedosas. Sus propiedades permiten que sea utilizado simultáneamente para la gestión de la luz y el calor interior y como una fuente de energía para algunos dispositivos de baja potencia.
Los investigadores reconocen que se necesitan más investigaciones para ampliar la fiabilidad, es decir, la vida útil del dispositivo, y que es necesario pensar en formas de exponer el electrolito al oxígeno, para que el dispositivo respire.
Referencia bibliográfica:
Jinmin Wang, et al.: A bi-functional device for self-powered electrochromic window and self-rechargeable transparent battery applications. Nature Communications (2014). DOI: 10.1038/ncomms5921.
Jinmin Wang, et al.: A bi-functional device for self-powered electrochromic window and self-rechargeable transparent battery applications. Nature Communications (2014). DOI: 10.1038/ncomms5921.