Электрохромное устройство на основе гибридного WO3/rGO катода и прозрачного противоэлектрода ITO на гибкой полимерной подложке

Полезная модель относится к устройствам электрохимической электротехнологии, а именно к гибким электрохромным устройствам с электрически управляемой оптической величиной светопропускания. Полезная модель может быть использована для создания устройства с оптически управляемым уровнем светопропускания для оконных проемов жилых и бытовых зданий, теплиц и различных светофильтров.
В качестве аналога использован патент на изобретение №2676807 «Электрохромное устройство и способ его изготовления». Сущность изобретения заключается в том, что электрохромное устройство включает рабочий электрод на основе оксида вольфрама, противоэлектрод и полимерный литийсодержащий электролит, при этом в качестве противоэлектрода использован материал высокой интеркаляционной емкостью по отношению к ионам лития (Li+). Технический результат: обеспечение возможности высокого контраста между окрашенными и обесцвеченными состояниями, достижение максимального срока службы.
В качестве аналога использован патент на изобретение РФ №2642558, где представлено электрохромное устройство, содержащее два электрода, по меньшей мере, один из которых является оптически прозрачным, причем между электродами образовано замкнутое пространство, заполненное раствором, который включает в себя апротонный инертный растворитель или их смеси, акриловую и/или метакриловую ненасыщенную олигомерно-мономерную композицию, пиридин, содержащий катодный материал, анодный материал, фотоинициатор, адгезив и индифферентные электролиты.
Недостатком прототипа как устройства, так и способа является невысокий срок службы электрохромного устройства. Другим недостатком его являются невысокая пластичность и упругость полимерной матрицы.
В качестве прототипа использован патент на изобретение №2711654 «Электрохромное устройство и способ его изготовления». Электрохромное устройство содержит два электрода, по меньшей мере, один из которых является оптически прозрачным. Между электродами образовано замкнутое пространство, заполненное раствором, который включает в себя: апротонный инертный растворитель, ненасыщенную олигомерномономерную композицию, пиридин, содержащий катодный материал, анодный материал, фотоинициатор, адгезив, индифферентные электролиты, оптический отбеливатель из ряда ароматического или гетероциклического ряда, антиоксидант, полимер и пластификатор из ряда: краун-эфиры и эфиры фталевой кислоты.
Недостатком представленного изобретения является то, что используется стеклянная подложка, которая является основой электрода. Концепция применения стеклянной основы сдерживает применение электрохромных устройств в технологиях гибкой электроники.
3
Технической задачей полезной модели являются придание свойств гибкости для электродов электрохромных устройств на основе композиционной пленки WO/rGO/ITO и ITO-электрода в качестве противоэлектрода, нанесенных на поверхность гибкого прозрачного полимера (полиэтилентерефталата), представляющую собой прозрачную пластину.
3
Техническая задача достигается тем, что в качестве электродов были использованы прозрачные пластины на основе гибкого полимера, содержащего проводящее ITO-покрытие и электрохромный слой триоксида вольфрама с оксидом графена (WO/rGO).
3
Сущность полезной модели «Электрохромное устройство на основе гибридного WO/rGO катода и прозрачного противоэлектрода ITO на гибкой полимерной подложке» следует из графического материала: фиг. 1.
3
В качестве основы для покрытия использована композицонная электрохромная пленка на основе прозрачного полиэтилентерефталата с ITO-покрытием (2). Триоксид вольфрама и восстановленный оксид графена (WO/rGO) наносятся электрохимическим (катодным) из раствора перокси-вольфрамовой кислоты осаждением на полиэтилентерефталат с ITO-электродом (3). В качестве электролита (4) использован разбавленный в дистилированной воде хлорид калия (3M KCl). Встречный противоэлектрод аналогичен электроду (2). Клеммы (1) служат для подключения к источнику питания электрического напряжения, которое лимитируется от 0,1 до 5 В (фиг. 1).
3
Принципиальная схема электрохромного устройства с прозрачными гибкими электродами на основе электрохромной пленки WO/rGO показана на фиг. 2. При этом: 5 – уплотнитель (силикон); 6 – светопропускающая перегородка; 7 – электрохромная гибкая основа полиэтилентерефталат. Эскиз электрохромной ячейки размером 5×5 см (фиг. 3)
Электрохромное устройство на основе гибридного WO3/rGO катода и прозрачного противоэлектрода ITO на гибкой полимерной подложке работает следующим образом:
При подаче питающего напряжения от источника электрической энергии на клеммы (1) происходит прохождение электрического тока по ITO-покрытию (2), что приводит к изменению цвета покрытия в результате электрохимической реакции, связанной с процессами в электролите (4) и электроде (3).
Таким образом, технический результат был достигнут за счет применения эластичного электрода, что обеспечивает гибкость электрохромного устройства.