Un gruppo di ricerca di Singapore, coordinato da Xiao Wei Sun, del Politecnico di Nanyang ha sviluppato delle speciali finestre intelligenti, energeticamente autosufficienti.
Rappresentazione grafica del funzionamento delle finestre che cambiano colore ricaricandosi da sole (fonte: Xiao Wei Sun)
Si oscurano (cambiano il colore fino a diventare blu scuro) quando c’è bisogno di ombreggiare, o tornano trasparenti a seconda della luce esterna, e allo stesso tempo accumulano autonomamente l’energia sufficiente per auto-ricaricarsi, senza consumare energia elettrica esterna.
Erano già state sviluppate delle finestre intelligenti che cambiavano colore per fornire più ombra mantenendo gli edifici freschi e riducendo il consumo di energia dell’aria condizionata, ma necessitavano comunque di corrente elettrica per essere alimentati, e questo diminuiva la loro efficienza energetica.
Ma ora gli scienziati di Singapore hanno sviluppato una finestra intelligente che può anche servire come una batteria: si ricarica al contatto con l’ossigeno, permettendo così di alimentare la propria attività. Il segreto è nei materiali di cui sono fatte queste speciali finestre, chiamati elettrocromici. Sono materiali in grado di cambiare colore in risposta a stimoli esterni di natura elettrica.
Grazie ad essi diventano inutili fili e batterie esterni: da soli sono in grado di immagazzinare ioni ed elettroni. Quello utilizzato nelle finestre è il colore “Blu di Prussia”, utilizzato da secoli come colorante e ottenuto dalla reazione tra il ferrocianuro di potassio e particelle cariche (ioni) di ferro.
Come funzionano le finestre che cambiano colore
In dettaglio, quando lo strato di materiale elettrocromico è collegato sia a un elettrodo di alluminio che a un elettrolita liquido, un flusso di corrente elettrica trasforma il blu di Prussia in un minerale trasparente conosciuta come “bianco prussiano”. Quando è scollegato, il bianco prussiano reagisce chimicamente con l’ossigeno nelle vicinanze e ritorna al blu di Prussia.
Lo strato blu di Prussia e l’elettrodo di alluminio possono anche servire come terminali rispettivamente positivo e negativo caricati ad una batteria e possono alimentare il dispositivo a cui sono collegati. Quando questa batteria si esaurisce, il blu di Prussia diventa incolore, ovvero bianco prussiano. Quando il bianco prussiano è esposto all’ossigeno, si trasforma di nuovo in blu di Prussia e la batteria viene ricaricata.
In teoria, la finestra intelligente può funzionare senza consumare elettricità in più, anche se in pratica si può avere bisogno di una fonte di alimentazione esterna a seconda della frequenza in cui passa da trasparente a scura e viceversa.
Per i ricercatori il risultato è un passo importante in avanti verso la possibilità di mettere in commercio finestre di questo tipo, anche se sono ancora necessarie delle migliorie. Una volta che saranno diventate di uso comune, le finestre intelligenti potranno contribuire in modo importante al bilancio energetico degli edifici. I vetri capaci di cambiare colore a seconda della luce permetteranno di ridurre sia l’uso dei condizionatori sia il riscaldamento, con un risparmio di energia elettrica.
La ricerca futura dovrà capire quanto sia affidabile il dispositivo e quanto tempo possa durare, afferma il co-autore dello studio Xiao Wei Sun, un ingegnere elettronico alla Nanyang Technological University di Singapore.
Si tratta comunque di una invenzione in grado di trasformare in realtà l’edilizia verde, come viene scritto sulla rivista Nature Communications, dove sono stati pubblicati tutti i dettagli della ricerca.
