Statt Jalousien

News: Statt Jalousien

Photochrome Fenster verdunkeln sich selbständig, wenn die Sonne kräftig scheint und werden bei bedecktem Himmel oder Dunkelheit wieder klar. Sie wären zweifellos praktisch, doch liegen die Kosten noch erschreckend hoch. Das könnte sich durch die Entdeckung zweier Forscher ändern. Sie stellten mehr durch Zufall fest, daß eine Doppelschicht aus den günstigen Materialien Titandioxid und Nickelhydroxid die gewünschte Eigenschaft besitzt.

Eigentlich wollten Robert Kostecki und Frank McLarnon von der Environmental Energy Technologies Division der Berkeley Labs die Leistungsfähigkeit wiederaufladbarer Batterien verbessern. Dazu untersuchten sie eine Elektrode aus einem durchsichtigen, dünnen Film aus Nickelhydroxid Ni(OH)₂ und Titandioxid TiO₂, den sie in zwei Schichten auf Glas aufgetragen hatten. Als sie ultraviolettes Licht auf die Probe gaben, verdunkelte sie sich (Journal of the Electrochemical Society vom Juli 1998).

Photochrome Materialien sind im Dunkeln durchsichtig und verändern ihre Farbe, wenn sie beleuchtet werden. Elektrochrome Stoffe reagieren entsprechend auf den Fluß eines kleinen elektrischen Stroms. Der von Kostecki und McLarnon entwickelte Film vereinigt beide Eigenschaften in sich. Das macht ihn für die Anwendung in "intelligenten" Fenstern besonders interessant. Diese sind morgens transparent und verdunkeln sich allmählich, wenn die Sonne beginnt, das Gebäudeinnere aufzuheizen. Im Laufe des Nachmittags werden sie wieder durchscheinender. Mit dem neuen Material wäre es möglich, diese selbständige Reaktion des Fensters durch Anlegen einer geringen elektrischen Spannung zu steuern.

Hervorgerufen wird das photochrome Verhalten durch eine elektrochemische Reaktion, die von UV-Licht angetrieben wird: Bei Belichtung fließen Elektronen von der Ni(OH)₂-Schicht zum TiO₂-Film. Dadurch wird Ni-II zu Ni-III und Ni-IV oxidiert. Als Folge wird die Scheibe grau bis schwarz. Beim Prototyp dauerte der Übergang von voller Transparenz bis zu maximaler Dunkelheit etwa zehn Minuten.

Eine Vielzahl von Anwendungen für den neuen Film ist vorstellbar, zumal er auf nahezu jedes Material aufgetragen werden kann. Die Grundstoffe, Titandioxid und Nickelhydroxid, sind einfach herzustellen, sehr billig und werden bereits in Keramiken, Pigmenten und anderen Produkten vielfach eingesetzt. Aber einige Probleme müssen noch bewältigt werden, bevor das Material marktreif ist. Vor allem wollen Kostecki und McLarnon es so modifizieren, daß es effizient auf das gesamte Sonnenspektrum anspricht und nicht nur auf UV-Licht.

Siehe auch

Spektrum der Wissenschaft 6/91, Seite 114
"Photochrome und photosensitive Gläser"

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