KOSTENGÜNSTIGE TECHNOLOGIE ZUR MASSENPRODUKTION VOM ELEKTROCHROMEN GLAS

Probleme am Markt für elektrochrome Gläser

Bestehende Technologien sind ziemlich teuer

  • Die tatsächlichen technischen Lösungen sind nur für Unternehmen mit vollstufigem Herstellungsprozess geeignet – von elektrochromer Beschichtung des Glases bis zur Herstellung von Mehrscheiben-Isoliergläsern (IGU) und Installation von Fassaden
  • Die Produktionstechnologie ist nicht flexibel, es ist erforderlich, engspezialisierte Geräte zur Herstellung nur einer bestimmten Art elektrochromen Glases zu verwenden
  • Die Herstellungskosten des Glases sind zu hoch – ca. 400-450 Dollar pro m².

Eingeschränkte Gebrauchseigenschaften

  • Begrenzter Lichtdurchlässigkeitsbereich (Unterschied zwischen Transparenz im abgedunkelten und vergüteten Zustand) – höchstens 45-50%
  • Langsame Umschaltgeschwindigkeit zwischen verdunkelten und vergüteten Zuständen (10 bis 20 Minuten)
  • Begrenzte Farbwahl (am häufigsten blau) Schwierigkeit, elektrochrome Gläser gleicher Farbe mit verschiedenen Farblösungen für Gebäudefassaden zu kombinieren

Verbesserung der Energieeffizienz von Gebäuden

  • Von 50 bis 80% Strom wird zur Beheizung von Gebäuden und bis zu 20% Strom zur Klimaregelung in der Dienstleistungsindustrie verbraucht
  • Hohe Anforderungen an die Belüftungs- und Klimaregelungsanlagen beim Entwurf von neuen Gebäuden

Lösung

Elektrochromes Glas

Die Anwendung des elektrischen Potentials verändert die Transparenz des elektrochromen Glases im sichtbaren Lichtbereich und sichert die Kontrolle der Wärmemenge, die in den Raum eindringt. Nach der Einschätzung von “View Glass„ reduziert dieses Glas den Spitzenenergieverbrauch für Kühlung und Beleuchtung um 20%.

Das Unternehmen Comberry hat die Technologie der Produktion vom elektrochromen Glas auf der Basis von langlebigen Materialien . entwickelt.

Die elektrochromen TUNOX-Materialien haben einen erweiterten Farbbereich –  Blau-, Grau-, Schwarztöne usw. Die Anwendung einzigartiger patentgeschützter Technologien im TUNOX-Materialsystem bewältigt viele Schwierigkeiten bei der Herstellung und dem Betrieb elektrochromer Gläser: die technischen und verbrauchertechnischen Eigenschaften von abgedunkelten Gläsern werden wesentlich verbessert, die Produktion wird billiger und “flexibler“.

Die Technologie ist skalierbar.

Anwendungsgebiete

Architektur

  • Wohnungsbau („smart house„): Fassaden, Trennwände, Fenster, Türen
  • Bürobau („smart office„): Fassaden, Besprechungsräume, Konferenzräume, Bürotrennwände, Arbeitsplatzgestaltung
  • Gewerbebau: Schaufenster, Anprobierkabinen, Schrankvitrinen
  • Bau von Sportanlagen: Verglasung von Sportanlagen, Gestaltung von Innenräumen in Sport- und Gesundheitseinrichtungen
  • Bau von Gesundheitseinrichtungen: Trennwände in Zimmern, Operationssälen, Praxisräumen


Transport

  • Fahrzeugverglasung (als Ersatz für getöntes Glas)
  • Panoramadächer
  • Trennwände in Limos und Bussen
  • Fenster für Luft- und Seetransport
  • Zugfenster

Beschreibung der Funktionsweise vom elektrochromen Glas

In den meisten Fällen besteht elektrochromes Glas aus einer abgedunkelten Elektrode (elektrochromer Elektrode) und einer transparenten Elektrode (Gegenelektrode). Zwischen den Elektroden befindet sich ein ionenleitender Elektrolyt (Abb. 1). Die Natur der verwendeten Werkstoffe sowie die Art und Weise, wie sie auf die Glasoberflächen aufgebracht werden, können variieren. Diese Wahl bleibt dem Hersteller überlassen und wird durch eine Reihe von wirtschaftlichen und technologischen Faktoren bestimmt, die die Gebrauchseigenschaften und die Selbstkosten des Erzeugnisses beeinflussen. In jedem Fall handelt es sich beim elektrochromen Glas um eine galvanische Vorrichtung (in der Art von einem Akkumulator) auf der Basis von optisch transparenten Materialien.

Das Anlegen eines elektrischen Potentials bewirkt, dass sich Ionen (üblicherweise Lithium-Ionen) in Richtung der Arbeitselektrode bewegen. Dadurch wird die Arbeitselektrode auf den vom Verbraucher geforderten Transmissionsgrad des sichtbaren Lichts verdunkelt. Nach der Stromsperre verschwindet die Färbung der Elektrode nicht. Sie bleibt genau so, wie sie vorher gefärbt wurde. Das heißt, elektrochromes Glas verbraucht Strom nicht dauerhaft, sondern nur im Zeitpunkt, wenn der Lichtdurchlässigkeitsmodus umgeschaltet wird. Das Anlegen der Gegenspannung sichert die Bewegung von Lithium-Ionen von der Arbeitselektrode zur Gegenelektrode und die Verfärbung der Arbeitselektrode. Das elektrochrome System wird transparent, dieses Verfahren ist dem Batterielade- und –entladevorgang ähnlich.

Trotz seiner scheinbaren Einfachheit ist elektrochromes Glas in der Tat ein technisch anspruchsvolles Erzeugnis. Es enthält eine Vielzahl von Zusatzmaterialien, verschiedenen Übergangsschichten, die den Innenwiderstand reduzieren oder andere wichtige elektrochemische Eigenschaften des gesamten galvanischen Systems beeinflussen. Außerdem ist die Montage einer elektrochromen Vorrichtung nicht weniger arbeitsintensiv als z.B. die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien.

Comberry entwickelte die TUNOX-Technologie und einen Prototyp der elektrochromen Vorrichtung (des Systems) auf der Grundlage einer Kombination von anorganischen und organischen Materialien.

Systemspezifikation:

  • Schneller Wechsel der Transparenz nach Anliegen niedriger Spannung
  • Breites Spektrum an Transparenz zwischen dem abgedunkelten und vergüteten Zuständen – 5% … 60%
  • Fähigkeit, Glas mit Blau-, Grau-, Schwarztönen zu färben
  • Sie ermöglicht bei Bedarf die Umwandlung einer elektrochromen Vorrichtung in einen nahezu nichttransparenten Zustand (Transparenz ≤ 0,3%) durch das einzigartige System von Dotierungsmitteln und dickeren Elektrodenschichten, ohne die Lebensdauer und Geschwindigkeit der Vorrichtung wesentlich zu reduzieren
  •  Arbeitstemperaturbereich -30 °C…+ 65 °C (die elektrochrome Vorrichtung wird in der Mehrscheiben-Isoliergläsern verwendet, was den Betrieb in jeder Klimazone erleichtert)
  • Lebensdauer bis zu 20 Jahren
Abbildung 1, Schema zur Darstellung der Schichtung für einen elektrochromen Stapel

Ein System aus zwei Elektroden und einem Gel-Polymer-Elektrolyten dazwischen

Abbildung 2. Ein System aus zwei Elektroden
und einem Gelpolymerelektrolyt dazwischen

Die Technologie besteht darin, den elektrochromen Festkörperstapel durch einen Halb-Festkörperstapel zu ersetzen. Die Arbeits- und Gegenelektroden sind anorganisch, magnetronisch aufgetragen. Ein anorganischer Elektrolyt ist durch einen Gelpolymer- oder Polymerelektrolyt mit Haftungseigenschaften und guter Leitfähigkeit ersetzt.

Eigenschaften eines Gelpolymerelektrolyten:

  • Ionenleitfähigkeit ist mit flüssigen Elektrolyten vergleichbar;
  • Gute Haftung an der Elektrodenoberfläche;
  • Gute Transparenz (>98 %);
  • UV-Beständigkeit
  • Beständigkeit gegen erhöhte Temperaturen;
  • Breites Stromspannungsverhalten;
  • Gute Leitfähigkeit bei negativen Temperaturen

TUNOX-Technologie und ihre Vorteile

  • Universal: für Floatglashersteller, Recycler (Hersteller von Mehrscheiben-Isoliergläsern) sowie für Unternehmen mit vollstufigem Herstellungsprozess geeignet
  • Elektrochromes Glassystem kann mit der Standardausstattung des Herstellers hergestellt werden – es ist nicht notwendig, teure Spezialgeräte zu kaufen
  • Erweiterung der Produktpalette des Herstellers
  • Teile des Systems können in verschiedenen Produktionsbetrieben hergestellt und montiert und bei der Zusammenarbeit benutzt werden
  • Selbstkosten pro 1 Quadratmeter – 100-150 Dollar

Entwickler der Technologie

Comberry (Stadt Uljanowsk, Russland) ist ein technologisches Unternehmen und eine kombinatorische Plattform. Ermöglicht eine mehrfache R&D-Beschleunigung im Bereich der Dünnschichtbeschichtungen nach dem PVD-Verfahren. Sie wurde im Jahr 2013 unter Beteiligung von Nanozentren der Stadt Uljanowsk, der Republik Mordwinien und der Stadt Dubna in Kooperation mit Intermolecular, Inc. (Kalifornien, USA) gegründet.

Technologische Partner

Kooperation

Das Comberry-Team ist bereit, seine Technologie anzupassen, um die Technologie von kleinen Forschungschargen bis zur Handelsproduktion zu erweitern, oder ein gemeinsames Unternehmen zur Produktion vom elektrochromen Glas zu gründen.

Kontakte

+7 (8422) 37–01–01
+7 902 357-18-80

Comberry

Russland, 432072, Stadt Uljanowsk

44. Inschenernyj Gasse 9

info@comberry.ru