SPRAWOZDANIE

Temat: Efekt elektrochromowy

Fizykochemia Ciała Stałego

Laboratorium

Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie

WIMiC

Opracowali:

Joanna Gnyla

Katarzyna Stępień

Dominik Goszczycki

Kraków, dn. 31.03.2013r.

Celem naszego ćwiczenia było zapoznanie się z reakcjami redoks w stanie stałym oraz obserwacje i pomiary towarzyszących im zmian właściwości fizykochemicznych (optycznych oraz elektrycznych).

Do naszych badań użyliśmy trójtlenku wolframu. Do trzech zlewek ze sproszkowanym WO₃ (o barwie żółto-zielonej) o masie 0,5g każda, dodaliśmy kolejno 1g, 1,25g i 1,5g metalicznego cynku a następnie dolaliśmy 50ml HCl. Tak otrzymany H_xWO₃ (barwa ciemnogranatowa) przesączyliśmy i wysuszyliśmy. Następnie wysuszony proszek umieściliśmy w szklanej kapilarze pomiędzy miedzianymi drutami i zmierzyliśmy opór.

Wyniki pomiarów:

Masa Zn (g)	R (Ω)	Rśr (Ω)	Barwa
1,0	10,99 (kΩ)	11,17(kΩ)	ciemnogranatowy
	11,15(kΩ)
	11,36(kΩ)
1,25	0,8 (MΩ)	0,84(MΩ)	ciemnogranatowy
	0,86(MΩ)
	0,87(MΩ)
1,5	18,5(kΩ)	18,73(kΩ)	ciemnogranatowy
	18,6(kΩ)
	19,1(kΩ)

Dla porównania opór czystego WO₃ wyniósł 63 kΩ (63000 Ω).

Taka różnica oporu pomiędzy WO₃ a H_xWO₃ spowodowana jest wprowadzeniem jonów H⁺ do struktury trójtlenku wolframu. Przewodnictwo elektryczne zależy od koncentracji wszystkich nośników ładunku elektrycznego, a więc elektrony wprowadzone z obcym kationem wnoszą wkład do ogólnego przewodnictwa elektrycznego WO₃.

Przeprowadzona reakcja wprowadzenia jonów H⁺ jest całkowicie odwracalna, o czym świadczy zmiana barwy z ciemnogranatowej (H_xWO₃) na żółto-zieloną (WO₃) podczas ogrzewania, co w naszym przypadku było bardzo jaskrawym przykładem, ponieważ zbyt długo ogrzewaliśmy w suszarni nasze próbki prowadząc do częściowego odwrócenia procesu.

Zastosowanie procesu elektrochromowego w przypadku szyb.

Materiały elektrochromowe ze względu na swoje własności pozwalają na przydatne i interesujące zastosowania w życiu codziennym. 
Produkowane są "inteligentne szyby", które stają się ciemne, po nacisnięciu jednego przycisku (włączającego obwód elektryczny) - zapewniają redukcję straty ciepła, nie dopuszczają do przegrzania pomieszczenia i bardziej komfortowe warunki użytkowania, umożliwiają kontrolę przepuszczanego promieniowania słonecznego i podczerwonego.

Zmniejszenie przejrzystości takich może wynosić 5-80%, a wymagane napięcie wynosi zaledwie 1-3 V i jest potrzebne tylko odo zmiany stanów (a nie do ich podtrzymywania). Firmami produkującymi tego typu szyby są m.in. amerykański NREL i niemiecki Flabeg.

Materiały elektrochromowe są wykorzystywane także we wstecznych lusterkach samochodowych - gdy kierowca jest oślepiany światłami samochodu jadącego za nim, jednym przyciskiem sprawia że lusterko przybiera przyciemniony kolor.

Inne potencjalne zastosowania substancji o własnościach elektrochromowych to: sieci neuronowe, baterie litowe, pamięci ferroelektryczne, czujniki, obwody optoelektryczne i nadprzewodniki.