ES2363314A1 - Dispositivo electrocrómico con electrodos descompensados en carga redox. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo electrocrómico con electrodos descompensados en carga redox.El objeto de la invención es un dispositivo electrocrómico en cuya configuración los dos electrodos (2-4) tienen carga redox descompensada, y al menos uno de ellos es electrocrómico. El electrodo con más carga redox no cambia su estado de oxidación al hacer funcionar el dispositivo, y actúa de manera equivalente a una capa de almacenamiento de iones. El electrodo con menos carga redox completa su estado de oxidación con el menor potencial aplicado posible, y si el segundo electrodo es transparente en el rango de longitudes de onda en el que el primero es electrocrómico, esta configuración permite extraer el máximo contraste posible para los materiales utilizados.La configuración presentada permite hacer funcionar el dispositivo electrocrómico con el mínimo potencial aplicado posible y permitiendo el máximo rendimiento en las propiedades ópticas, reduciendo el consumo energético del dispositivo.
Description
Dispositivo electrocrómico con electrodos
descompensados en carga redox.
La presente invención se refiere a un
dispositivo electrocrómico en cuya configuración los dos electrodos
tienen carga redox descompensada, y al menos uno de ellos es
electrocrómico. El electrodo con más carga redox no cambia su estado
de oxidación al hacer funcionar el dispositivo, y actúa de manera
equivalente a una capa de almacenamiento de iones. El electrodo con
menos carga redox completa su estado de oxidación con el menor
potencial aplicado posible, y si el segundo electrodo es
transparente en el rango de longitudes de onda en el que el primero
es electrocrómico, esta configuración permite extraer el máximo
contraste posible para los materiales utilizados.
La configuración presentada permite hacer
funcionar el dispositivo electrocrómico con el mínimo potencial
aplicado posible y permitiendo el máximo rendimiento en las
propiedades ópticas, reduciendo el consumo energético del
dispositivo.
La invención se sitúa pues en el ámbito de la
tecnología de dispositivos electrocrómicos, dispositivos
electroquímicos capaces de modular sus propiedades ópticas de
absorción, transmisión o reflexión, por medio de la aplicación de un
voltaje eléctrico, lo que permite diseñar aplicaciones como
dispositivos de transmisión variable o generación de imágenes, tanto
estáticas como dinámicas, cuando las propiedades ópticas varían en
el rango visible, o filtros y atenuadores ópticos, entre otros usos,
cuando el rango se encuentra fuera del visible.
Un dispositivo electrocrómico es una celda
electroquímica, compuesta de dos materiales conductores electrónicos
(electrodos) que sufren procesos de oxidación o reducción (procesos
redox) y un medio conductor iónico entre ellos. Para que cualquier
proceso de oxidación o reducción se produzca en uno de los
electrodos debe ser compensado con la reacción complementaria en el
otro electrodo. De esta manera, para que un dispositivo en el cuál
uno de los electrodos es electrocrómico funcione, es necesario
contar con un segundo material que pueda sufrir las reacciones
complementarias necesarias en cada momento. Cuando uno de los
materiales se oxida, el otro debe reducirse, y
viceversa.
viceversa.
Para conseguir este efecto, son posibles
distintas configuraciones; probablemente la más generalizada
consiste en la utilización simultánea de dos materiales con
propiedades ópticas complementarias, habitualmente denotada
configuración dual, tal y como se describe en las patentes
WO03046106 y US2003174377. En este sentido, los dos materiales
presentan semejantes cambios de color, pero ante reacciones redox
opuestas. De esta manera cuando cada uno de ellos es utilizado como
uno de los electrodos de un dispositivo, su respuesta óptica se
suma. Los beneficios esperados de esta configuración son
fundamentalmente dos: estabilidad en el dispositivo pues los
procesos redox están compensados, y aumento de contraste óptico en
el dispositivo al sumar la respuesta de ambos materiales
simultáneamente. El contraste óptico se define como la diferencia de
transmitancia entre dos estados de color, expresada habitualmente en
tanto por ciento.
Para conseguir optimizar estos dispositivos y
obtener el máximo contraste posible, hay que tener en cuenta que
películas de un mismo material pueden presentar diferentes niveles
de contraste dependiendo de su espesor, su carga redox (definida
como la carga necesaria para completar el cambio de color), las
condiciones de síntesis, etc. Se han desarrollado métodos para
obtener y cuantificar el máximo contraste de un material
individualmente, como por ejemplo en las siguientes
publicaciones:
- -
- J. Y. Lim, H. C. Ko, and H. Lee, "Systematic prediction of maximum electrochromic contrast of an electrochromic material" Synth. Met. 155(3), 595 (2005).
- -
- J. Padilla, V. Seshadri, G. A. Sotzing, and T. F. Otero, "Maximum contrast from an electrochromic material" Electrochem. Commun. 9, 1931 (2007).
\vskip1.000000\baselineskip
Cuando éste método se amplia a sistemas duales,
de entre todas las combinaciones posibles para dos materiales dados
se desprende que ninguna de ellas puede superar el valor de máximo
contraste obtenido previamente para uno de los materiales
individualmente, tal y como se puede observar en las siguientes
publicaciones:
- -
- J. Padilla, "A theoretical investigation on the contrast limitations of dual electrochromic systems" Thin Solid Films 517(18), 5580 (2009).
- -
- J. Padilla and T. F. Otero, "Contrast limitations of dual electrochromic systems" Electrochem. Commun. 10(1), 1 (2008).
\newpage
Ante esta limitación óptica de los sistemas
duales, la alternativa consiste en mantener la capacidad redox del
material complementario, para que el dispositivo pueda seguir
funcionando correctamente, pero eliminar su contribución óptica. Con
esta idea, se han fabricado distintos dispositivos que usan
materiales transparentes como contraelectrodos, como los mostrados
en los siguientes documentos:
- -
- S. V. Vasilyeva, et al., "Color Purity in Polymer Electrochromic Window Devices on Indium-Tin Oxide and Single-Walled Carbon Nanotube Electrodes" ACS App. Mater. Inter. 1(10), 2288 (2009).
- -
- G. A. Sotzing and [Anón], Patent No. US2004010115-A1; US7071289-B2.
- -
- I. Schwendeman, et al., "Enhanced contrast dual polymer electrochromic devices", Chem. Mater. 14(7), 3118 (2002).
\vskip1.000000\baselineskip
Estos dispositivos usan materiales transparentes
como electrodos siempre bajo la premisa de que los dos materiales
presenten carga redox compensada. Hay que destacar que la síntesis
de estos materiales requiere de un esfuerzo de investigación
considerable.
Los procesos de oxidación y reducción de los
materiales electrocrómicos se producen a lo largo de una ventana de
potencial. Normalmente los procesos de oxidación y reducción se
completan con una diferencia de potencial del orden de
1-2 V, diferencia de potencial necesaria por tanto
para ciclar un material electrocrómico. Para cada material esta
ventana se sitúa en diferentes valores respectos a una escala de
potencial fijada por un electrodo de referencia. Para completar los
procesos de oxidación y reducción de los dos materiales que componen
un dispositivo electrocrómico (o cualquier otro dispositivo
electroquímico) es necesario alcanzar los distintos estados de
oxidación de cada material, lo que conlleva que la diferencia de
potencial aplicada para hacer funcionar el dispositivo aumente hasta
el orden de 2 a 5 V. Este aumento se traduce en un mayor consumo
energético que convendría reducir para hacer más competitiva esta
tecnología.
Por tanto hay dos problemas técnicos a los
cuáles la presente invención propone solución:
1- Obtención del máximo contraste posible para
un dispositivo electrocrómico que contiene dos materiales dados.
2- Funcionamiento del dispositivo con la menor
diferencia de potencial posible manteniendo el máximo contraste.
El dispositivo que la invención propone resuelve
de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente
expuesta.
Para ello, y de forma más concreta, el
dispositivo de la invención prevé que los dos electrodos tengan una
carga redox descompensada, siendo al menos uno de ellos
electrocrómico.
El electrodo con más carga redox no cambia su
estado de oxidación al hacer funcionar el dispositivo, y actúa de
manera equivalente a una capa de almacenamiento de iones. El
electrodo con menos carga redox completa su estado de oxidación con
el menor potencial aplicado posible, y si el segundo electrodo es
transparente en el rango de longitudes de onda en el que el primero
es electrocrómico, esta configuración permite extraer el máximo
contraste posible para los materiales utilizados.
La configuración presentada permite hacer
funcionar el dispositivo electrocrómico con el mínimo potencial
aplicado posible y permitiendo el máximo rendimiento en las
propiedades ópticas, reduciendo el consumo energético del
dispositivo.
De forma más concreta, el dispositivo está
compuesto por un primer material electrocrómico (electrodo de
trabajo ó WE), un segundo material que puede ser electrocrómico o no
y que es susceptible de ser oxidado o reducido (contraelectrodo ó
CE), un medio conductor iónico entre ellos y en contacto con los dos
materiales, y dos substratos sobre los que se depositan el primer y
segundo material, respectivamente. Al menos uno de estos substratos
es transparente, para permitir visualizar el cambio de color, y
permite el paso de corriente eléctrica. El segundo electrodo debe
tener las mismas características eléctricas, pero puede ser
transparente o no, es decir puede ser transparente, parcialmente
transparente, translúcido, opaco, etc., según sea la aplicación
buscada en el dispositivo.
En la configuración que se presenta, la carga
redox (el número de procesos de oxidación y reducción que puede
sufrir cada material) está fuertemente descompensada, de tal manera
que el contraelectrodo posee mucha más carga que el electrodo de
trabajo.
La carga redox de cada material es aquella
necesaria para producir la oxidación o reducción del material, y que
en el caso de que el material sea electrocrómico, está asociada a
cambios de color.
\newpage
Así pues, y a partir de esta estructuración, el
principio de funcionamiento es como sigue:
La oxidación o reducción de un material
electrocrómico comprende necesariamente dos aspectos: que el
material se encuentre a un potencial necesario para que esto ocurra,
y la extracción o recuperación de carga por el material. Para poder
consumir o generar toda la carga redox disponible en una película de
material electrocrómico, necesitamos recorrer un determinado
potencial. Inversamente, la aparición de una corriente eléctrica se
producirá cuando el material recorra esa ventana de potencial.
Una vez definida la carga total redox que una
película es capaz de generar o almacenar, y la ventana de potencial
necesaria para ello, para consumir o generar sólo una pequeña parte
de esa carga no será necesario recorrer toda la ventana de
potencial. Es decir, cuanto menor sea el porcentaje de carga redox
consumido o generado respecto al total posible para esa película,
menor será la diferencia de potencial necesaria para conseguirla.
Inversamente, una pequeña corriente comparada con la que el material
es capaz de generar, representará asimismo una pequeña variación en
el potencial redox (estado de oxidación) del material.
Si en un dispositivo electrocrómico la carga
redox del electrodo de trabajo es muy pequeña comparada con la carga
redox del contraelectrodo, se puede oxidar o reducir completamente
al primero haciendo pasar una carga que es apenas relevante para el
contraelectrodo, de tal manera que éste último es capaz de aceptar o
generar esa carga sin variar apreciablemente su estado de oxidación,
es decir, a un potencial prácticamente constante.
En esta configuración, por tanto, se consigue
oxidar o reducir completamente el electrodo de trabajo, y con esto
obtener el 100% de su modulación óptica, manteniendo el
contraelectrodo en un estado de oxidación fijo, es decir, sin
presentar ningún cambio óptico.
De esta manera se consigue solucionar el
problema planteado, conservando el balance electroquímico (las
reacciones redox ocurren en ambos electrodos) y anulando la
contribución óptica del contraelectrodo.
Desde el punto de vista electroquímico, el
potencial necesario para operar el dispositivo se reduce al
estrictamente necesario para ciclar al electrodo de trabajo,
consiguiéndose una reducción importante (aproximadamente el 50%,
dependiendo de los materiales utilizados).
Desde el punto de vista óptico, se consigue el
100% de la modulación en el electrodo de trabajo. Si la película
correspondiente es aquella que presenta el máximo contraste para un
material dado, se puede obtener ese contraste. Para mantenerlo, el
requerimiento necesario es que el contraelectrodo sea transparente
en las longitudes de onda en las que el electrodo de trabajo es
electrocrómico.
En la configuración propuesta, por tanto, el
contraelectrodo se puede considerar pasivo en términos ópticos;
desde el punto de vista electroquímico, su estado de oxidación se
mantiene constante durante el funcionamiento del dispositivo.
La transparencia y el contraste final de
cualquier dispositivo se ve reducido, respecto al que presenta el
material electrocrómico, como es conocido por cualquier experto en
la materia, por la inclusión de capas pasivas no perfectamente
transparentes, como pueden ser los substratos conductores eléctricos
(actualmente transparentes en un 80-90% únicamente).
En esta configuración, el uso de materiales no perfectamente
transparentes como contraelectrodos contribuye de modo semejante,
representando una reducción adicional de la transparencia y del
contraste final del dispositivo. Los valores límites aceptables de
transparencia y contraste serán determinados en función de la
aplicación buscada.
Esta configuración permite la utilización de
cualquier material activo electroquímicamente como contraelectrodo,
con la única condición de que la carga redox esté fuertemente
descompensada respecto a la del electrodo de trabajo.
La diferencia de potencial necesaria para hacer
funcionar el dispositivo será la misma en cualquier caso, la
estrictamente necesaria para ciclar el electrodo de trabajo, con la
única diferencia de que los potenciales límite tomarán distintos
valores en una escala cuya referencia sea el estado de oxidación del
contraelectrodo.
Una de las posibilidades que permite esta
configuración es la de usar el mismo material como electrodo de
trabajo y contraelectrodo, con la única condición de que este
material pueda ser transparente en alguno de sus estados de
oxidación, simplificando por tanto el proceso de construcción del
dispositivo.
Asimismo, el hecho de que el contraelectrodo no
cambie su estado de oxidación durante la vida útil del dispositivo
implica un mayor tiempo de vida de este material, y abre opciones a
la reutilización del contraelectrodo en sucesivos dispositivos,
redundando en un ahorro en la construcción industrial de estos
dispositivos.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de
realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de
dicha descripción, un único juego de dibujos en donde con carácter
ilustrativo y no limitativo, se ha representado de forma
esquemática, un dispositivo electrocrómico realizado de acuerdo con
el objeto de la presente invención.
- 1:
- Primer substrato conductor electrónico
- 2:
- Electrodo de trabajo
- 3:
- Medio conductor iónico
- 4:
- Contraelectrodo
- 5:
- Segundo substrato conductor electrónico
- 6:
- Fuente de alimentación
A la vista de la figura reseñada, puede
observarse como el dispositivo electrocrómico de la invención está
constituido mediante un apilamiento de varias capas: un primer
substrato conductor electrónico (1) que es transparente, un
electrodo de trabajo (2) que es un material electrocrómico, un medio
conductor iónico (3), un contraelectrodo (4) que podrá ser de un
material electrocrómico o de otro tipo de material y un segundo
substrato conductor electrónico (5) que podrá ser transparente o no
serlo, estando el electrodo de trabajo (2) y el contraelectrodo (4)
conectados a una fuente de alimentación (6) con un potencial
eléctrico aplicado concreto, todo ello de tal forma que la carga
redox del contraelectrodo (4) y del electrodo de trabajo (2) están
fuertemente descompensadas, siendo la del primero mayor que la del
segundo, y funcionando el primero como una capa óptica pasiva.
Como ejemplo de un modo de realización de la
invención, se utiliza el mismo monómero comercial,
3,4-propilendioxitiofeno (PRODOT), para generar las
películas utilizadas para electrodo de trabajo (2) y para el
contraelectrodo (4).
En el proceso de fabricación del dispositivo se
obtienen diferentes películas mediante electropolimerización a
potencial constante sobre electrodos de ITO (resistividad
4-8 ohmios/cuadrado) sobre el primer substrato
conductor electrónico (1), que es transparente. En el ejemplo
concreto seleccionado, las condiciones de polimerización son las
siguientes: se producen en una celda electroquímica cuyo electrodo
de referencia (para la polimerización se utiliza un electrodo de
referencia además de un electrodo de trabajo y un contraelectrodo)
es Ag/AgCl (3 M KCl), en una disolución 0.1 M LiCLO_{4}, 5 mM
PRODOT en acetonitrilo, siendo el electrodo de trabajo una lámina de
ITO sobre el primer substrato conductor electrónico (1) de vidrio y
sobre el segundo substrato conductor electrónico (5) de vidrio, de
dimensiones 7 x 35 x 0.7 mm, y el contraelectrodo (4) acero AISI 304
de dimensiones mayores. El potencial de polimerización se mantiene a
1.4 V vs RE durante un determinado tiempo.
En estas condiciones de polimerización, las
películas con mayor contraste se producen en torno a los 30 segundos
(contrastes en torno a 50% a 566 nm).
No obstante, el proceso de fabricación es
igualmente válido materializándose el primer substrato conductor
electrónico (1) y el segundo substrato conductor electrónico (5) en
polietilentereftalato (PET), sobre el cuál se ha depositado una capa
de material conductor electrónico del tipo oxido de indio y estaño
(ITO), óxido de zinc, óxido de flúor y estaño (FTO) ó
PEDOT-PSS.
Para el ejemplo que se expone se obtuvo una
película con un contraste de 51.6% a 566 nm y densidad de carga
redox de 1.86 mC/cm^{2}, datos obtenidos mediante la adquisición
de espectros de transmisión y por integración de voltagramas
realizados entre -0.6 y 0.5 V vs. RE hilo de plata (calibrado a
-0.08 V respecto el RE Ag/AgCl), respectivamente. La diferencia de
potencial necesaria para ciclar el material es por tanto de 1.1
V.
Para obtener un contraelectrodo (4)
transparente, se depositó una película más fina, con un tiempo de
polimerización de tan sólo 3 s, resultando en una película de 0.32
mC/cm^{2}.
Así pues, la capa de material electrocrómico del
electrodo de trabajo (2) se deposita por electropolimerización sobre
el primer substrato conductor electrónico (1) que es transparente,
mientras que la capa del contraelectrodo (4), que puede ser de
material electrocrómico o no, está depositada por
electropolimerización sobre el segundo substrato conductor
electrónico (5) que puede ser transparente o no serlo.
Para conseguir que las cargas totales estén
fuertemente descompensadas, manteniendo las mismas características
optoelectroquímicas de ambos electrodos, se reduce la superficie del
electrodo de trabajo (2) hasta 0.35 cm^{2}, y se aumenta la del
contraelectrodo (4) hasta 60.3 cm^{2}. En estas condiciones el
ratio de carga entre los dos electrodos es de 29.3 (valor de la
carga del contraelectrodo respecto a la del electrodo de
trabajo).
Con los dos electrodos en estas condiciones se
forma un dispositivo electrocrómico. El medio conductor iónico (3)
utilizado es el mismo en el que se realiza la polimerización pero
sin monómero, si bien puede ser indistintamente de tipo líquido como
de tipo gel, pudiendo incluir disoluciones que están formadas por
disolventes orgánicos o inorgánicos con una sal disuelta, o bien
disoluciones que están formadas por disolventes de tipo polimérico
con una sal disuelta. Los disolventes orgánicos podrán
materializarse en acetonitrilo o carbonato de propileno, y los
inorgánicos en agua, mientras que los disolventes de tipo polimérico
se materializan en oxido de polietileno, polimetilmetacrilato,
polietilenglicol etileter metacrilato, o polietilenglicol
diacrilato.
Por su parte, los disolventes de tipo polimérico
contienen un fotoiniciador del tipo
2,2-dimetoxi-2-fenil-acetofenona,
así como cuentas de vidrio de diámetro 50-100
micras, en funciones de elementos separadores de los dos electrodos
así como elemento preventivo contra cortocircuitos.
Por su parte, la sal disuelta se materializa en
cloruro sódico, cloruro potásico, cloruro de litio, perclorato de
sodio, perclorato de litio, tetrafluoroborato de sodio,
tetrafluoroborato de litio, hexafluorofosfato de sodio,
hexafluorofosfato de litio o trifluorometanosulfonato de litio.
Para realizar medidas adicionales del
funcionamiento individual de cada electrodo (esto se hace cuando se
utiliza un medio líquido), se incluye un
pseudo-electrodo de referencia consistente en un
electrodo de plata.
Una vez formado el dispositivo se mide el
potencial de oxidación inicial del contraelectrodo (4) y del
electrodo de trabajo (2) respecto al hilo de plata (en el ejemplo
descrito fue de -0.24 V y de 0.03 V respectivamente).
Según estas medidas se aplica el potencial
necesario para hacer llegar al electrodo de trabajo (2) hasta 0.5 y
-0.6 V. En el ejemplo descrito, los potenciales aplicados fueron
desde 0.85 a -0.35 V (potencial del WE respecto al CE). Mediante el
seguimiento simultáneo del potencial de oxidación del WE y del CE,
se comprueba que el primero sufre una variación en su potencial de
oxidación de 1.12 V (entre de 0.55 y -0.57 V) del total de 1.2 V
aplicado al dispositivo, completando de esta manera toda su carga
redox y modulación óptica, mientras que el contraelectrodo apenas
varía su estado de oxidación (0.08 V en total) ni sus propiedades
ópticas.
En estas condiciones, el contraste obtenido fue
50.2% lo cuál representa un 97.2 por ciento del total del contraste
que esa película ofrecía individualmente.
En esta configuración, mediante el aumento de
ratio de carga entre WE y CE y la preservación de la transparencia
del CE por medio del aumento de superficie de electrodo, se consigue
hacer funcionar el dispositivo con el menor potencial posible y
manteniendo intactas las propiedades electrocrómicas del WE.
Por último, cabe destacar el hecho de que, en el
caso de utilizar un medio iónico polimérico, es posible realizar la
unión de los dos electrodos se realiza mediante fotocurado del medio
conductor iónico bajo luz ultravioleta de 365 nm.
El ejemplo descrito no es en modo alguno
limitativo, siendo válidas todas las configuraciones en las que la
carga de los electrodos esté fuertemente descompensada.
En este sentido, podemos diferenciar dos grupos
en función de la aplicación electrocrómica que se desee:
Para aplicaciones de transmisión variable, sería
válida cualquier configuración que permita que la carga redox del
contraelectrodo (4) sea mucho mayor que la del electrodo de trabajo
(2), manteniendo la transparencia del contraelectrodo para no
disminuir el contraste final del dispositivo.
Como electrodo de trabajo (2), cualquier
material electrocrómico puede ser utilizado, preferentemente
polímeros conductores de la familia del pirrol, tiofeno o
anilina.
Como contraelectrodo (4), se presentan varias
opciones:
Desde el punto de vista óptico:
- -
- Se pueden utilizar materiales transparentes en el rango visible: poli(2,2,6,6-tetrametilpiperidiniloxi-4-yl metacrilato (PTMA), poli(3,4-alquilendioxipirroles) N substituidos, politieno[3,4-b]tiofeno, CeO_{2}, entre otros.
- -
- Materiales para los que se ha descrito algún estado de oxidación suficientemente transparente en el rango visible (poli(3,4-alquilendioxitiofenos) como PEDOT, PRODOT, etc.)
- -
- Materiales para los que aún absorbiendo en el rango visible, puede conseguirse una película suficientemente delgada como para ser suficientemente transparente, según unos criterios previamente fijados (Polianilina, Pirrol, etc.).
Para cualquiera de estas opciones, obtener una
película de alta carga redox implica utilizar bastante material y
esto, el que la capa sea muy gruesa y así perder transparencia. Para
evitar eso, puede recurrirse a la nanoestructuración del electrodo,
utilizando, por ejemplo, substratos nanoestructurados sobre los que
depositar películas, de tal manera que una capa delgada
(transparente) se deposita sobre una gran superficie activa,
incrementando la carga redox final. Como substratos
nanoestructurados transparentes pueden utilizarse ITO, ZnO o
TiO_{2} entre otros.
Asimismo, pueden utilizarse electrodos
nanoestructurados para aumentar la eficiencia de coloración en el
electrodo de trabajo, disminuir la carga necesaria para conseguir un
valor de contraste, y por tanto reducir el ratio final de carga a
conseguir con el contraelectrodo. Esto significa que películas más
delgadas pueden ser utilizadas como contraelectrodos, simplificando
el problema técnico de conseguir electrodos transparentes.
Por su parte, para aplicaciones reflectivas, el
contraelectrodo no necesita ser transparente, por lo que no hay
limitación en cuanto a grosor de la película utilizada. Todas las
opciones descritas para aplicaciones de transmisión variable son
válidas, añadiendo a estas cualquier material electroquímicamente
activo, y que presente las propiedades ópticas deseadas (color
blanco intenso para papel electrónico, otro color en el rango
visible para filtros de color, propiedades metálicas para filtros
IR, etc.)
El dispositivo electrocrómico de la presente
solicitud puede obtenerse utilizando distintos medios ya conocidos
del estado de la técnica. Esta es una de las ventajas de la presente
invención. Así pues, el dispositivo electrocrómico de la presente
solicitud puede obtenerse por ejemplo siguiendo el procedimiento
detallado a continuación.
- -
- Deposición de una capa de material electrocrómico sobre el primer substrato conductor electrónico, que es transparente.
- -
- Deposición de una capa de material sobre el segundo substrato conductor electrónico, que puede ser transparente o no serlo, siendo el material de esta capa electrocrómico o de otro tipo.
- -
- Unión de los dos substratos aplicando una capa de gel polimérico que por curado con radiación ultravioleta se solidifica y actúa como unión entre las dos capas de material depositadas.
Claims (14)
1. Dispositivo electrocrómico, que estando
especialmente concebido para variar su espectro de absorción, y con
él su color en longitudes de onda fuera o dentro del rango visible,
en función de un potencial eléctrico aplicado a sus electrodos, se
caracteriza por que está compuesto por un apilamiento de
varias capas: un primer substrato conductor electrónico (1) que es
transparente, electrodo de trabajo (2) que es un material
electrocrómico, un medio conductor iónico (3), un contraelectrodo
(4) que puede ser un material electrocrómico u otro tipo de material
y un segundo substrato conductor electrónico (5) que puede ser
transparente o no, con la particularidad de que la carga redox del
contraelectrodo y del electrodo de trabajo están fuertemente
descompensadas tal que durante el funcionamiento del dispositivo el
contraelectrodo (4) mantiene su estado de oxidación y su espectro
óptico, siendo la carga redox del contraelectrodo (4) mayor que la
del electrodo de trabajo (2) y funcionando el contraelectrodo (4)
como una capa óptica pasiva.
2. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicación 1ª, caracterizado por que el medio conductor
iónico (3) es de tipo líquido, incluyendo disoluciones que están
formadas por disolventes orgánicos o inorgánicos con una sal
disuelta.
3. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicación 1ª, caracterizado por que el medio conductor
iónico (3) es de tipo gel, incluyendo diferentes disoluciones que
están formadas por disolventes de tipo polimérico con una sal
disuelta.
4. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicación 2ª, caracterizado por que los disolventes
orgánicos se materializan en acetonitrilo o carbonato de propileno,
y los inorgánicos en agua.
5. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicación 3ª, caracterizado por que los disolventes de
tipo polimérico se materializan en óxido de polietileno,
polimetilmetacrilato, polietilenglicol etileter metacrilato, o
polietilenglicol diacrilato.
6. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicación 3ª, caracterizado por que los disolventes de
tipo polimérico contienen un fotoiniciador del tipo
2,2-dimetoxi-2-fenil-acetofenona.
7. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicación 3ª, caracterizado por que los disolventes de
tipo polimérico contienen cuentas de vidrio de diámetro
50-100 micras, en funciones de elementos separadores
de los dos electrodos (el electrodo de trabajo (2) y el
contraelectrodo (4)) así como elemento preventivo contra
cortocircuitos.
8. Dispositivo electrocrómico, según
reivindicaciones 2ª y 3ª, caracterizado por que la sal
disuelta se materializa en cloruro sódico, cloruro potásico, cloruro
de litio, perclorato de sodio, perclorato de litio,
tetrafluoroborato de sodio, tetrafluoroborato de litio,
hexafluorofosfato de sodio, hexafluorofosfato de litio o
trifluorometanosulfonato de litio.
9. Dispositivo electrocrómico según
reivindicación 1ª, caracterizado por que el primer substrato
conductor electrónico (1) y el segundo substrato conductor
electrónico (5) son de vidrio o de polietilentereftalato (PET),
sobre el cuál se ha depositado una capa de material conductor
electrónico del tipo oxido de indio y estaño (ITO), óxido de zinc,
óxido de flúor y estaño (FTO) ó PEDOT-PSS.
10. Dispositivo electrocrómico según
reivindicación 1ª, caracterizado por que el electrodo de
trabajo (2) es obtenido a partir de la polimerización de monómeros
de la familia de los pirroles, tiofenos y polianilinas sobre el
primer substrato conductor electrónico (1), que es transparente.
11. Dispositivo electrocrómico según
reivindicación 10ª, caracterizado por que el electrodo de
trabajo (2), que es una capa de material electrocrómico, está
depositado por spincoating sobre el substrato conductor electrónico
(1), que es transparente.
12. Dispositivo electrocrómico según
reivindicación 1ª, caracterizado por que el contraelectrodo
(4), que es una capa de material que puede ser electrocrómico o de
otro tipo de material, está depositado por electropolimerización
sobre el segundo substrato conductor electrónico (5), que puede ser
transparente o de otro tipo.
13. Dispositivo electrocrómico según
reivindicación 1ª, caracterizado por que la capa de material
del contraelectrodo (4), que puede ser de material electrocrómico o
de otro tipo de material, está depositada por spincoating sobre el
segundo substrato conductor electrónico (5), que puede ser
transparente o de otro tipo.
14. Dispositivo electrocrómico según
reivindicación 1ª, caracterizado por que el medio conductor
iónico (3) es una disolución formada por disolventes de tipo
polimérico y el electrodo de trabajo (2) y el contraelectrodo (4) se
unen por fotocurado del medio de conductor iónico (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201130639A ES2363314B2 (es) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Dispositivo electrocrómico con electrodos descompensados en carga redox |
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|---|---|---|---|
| ES201130639A ES2363314B2 (es) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Dispositivo electrocrómico con electrodos descompensados en carga redox |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2363314A1 true ES2363314A1 (es) | 2011-07-29 |
| ES2363314B2 ES2363314B2 (es) | 2012-07-23 |
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ID=44261767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES201130639A Active ES2363314B2 (es) | 2011-04-20 | 2011-04-20 | Dispositivo electrocrómico con electrodos descompensados en carga redox |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2363314B2 (es) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105119158A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-02 | 吴本刚 | 具有电致变色器件外箱的变电柜及其制作方法 |
-
2011
- 2011-04-20 ES ES201130639A patent/ES2363314B2/es active Active
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| MONTAZAMI, R., et al., High contrast asymmetric solid state electrochromic devices based on layer-by-layer deposition of polyaniline and poly(aniline sulfonic acid), Electrochimica Acta, 2010, Vol.56, págs.990-994. Resumen. * |
| VASILYEVA, S.V., et al., Color purity in polymer electrochromic window devices on indium-tin oxide and single-walled carbon nanotube electrodes, ACS Applied Materials & Interfaces, 2009, Vol.1, págs.352-392. Resumen. * |
| VASILYEVA, S.V., et al., Material strategies for black-to-transmissive window-type polymer electrochromic devices, ACS Applied Materials & Interfaces, 2011, Vol.3, págs.1022-1032, disponible en línea el 11-03-2011, DOI:10.1021/am101148s. Resumen. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105119158A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-02 | 吴本刚 | 具有电致变色器件外箱的变电柜及其制作方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2363314B2 (es) | 2012-07-23 |
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