Elektrokroomse klaasi põhitööpõhimõte seisneb selles, et väikese pinge rakendamisel panevad klaasi sees olevad ioonid liikuma, põhjustades pöörduvaid ja stabiilseid muutusi materjali optilistes omadustes (värvus ja läbipaistvus).
Üksikasjalik tööpõhimõte (samm{0}}sammuline-analüüs
Võite seda ette kujutada väga õhukese ja läbipaistva "akuna", mis muudab laadimisel värvi ja muutub tühjaks saades uuesti läbipaistvaks.
1. Tuuma struktuur (sandwich struktuur
Tüüpiline elektrokroomne klaas koosneb viiest kihist funktsionaalsest kilest, mis on asetatud kahe klaasaluse vahele:
Välisklaas: substraat.
Läbipaistev juhtiv kiht (TCO): tavaliselt indiumtinaoksiid (ITO), toimib pinge rakendamise elektroodina.
Elektrokroomne kiht (EC Layer) : südamikkiht, mis sisaldab elektrokroomseid materjale (nt volframtrioksiid WO₃). Ioonide ja elektronide süstimisel muudab see värvi (tavaliselt muutub see siniseks).
Ioonjuhi kiht (elektrolüüdikiht): see salvestab ioone (nt Li⁺) ja laseb ioonidel läbi elektrivälja toimel, kuid isoleerib elektrone.
Ioonide salvestuskiht (vastuelektroodikiht): kui elektrokroomne kiht muudab värvi, peab see laengutasakaalu säilitamiseks ioone pakkuma või vastu võtma ja sellel on tavaliselt täiendavad värvi{0}}muutvad omadused.
Läbipaistev juhtiv kiht (TCO): elektrood teisel küljel.
Välisklaas: substraat.
Struktuur on lihtsustatud järgmiselt: klaas, juhtiv kiht, elektrokroomne kiht, ioonjuhtkiht, ioonisalvestuskiht, juhtiv kiht ja klaas
2. Tööprotsess (näiteks volframtrioksiid WO3 ja liitiumioonid Li⁺)
a. Värvus - Kui pinge on rakendatud
Kui läbipaistvatele juhtivatele kihtidele mõlemal küljel rakendatakse alalispinget (tavaliselt väga madal, 1–5 V):
Elektrivälja ajam: elektriväli juhib liitiumioonid (Li⁺) ioonjuhikihis, et need liiguksid elektrokroomse kihi (WO₃) poole.
Ioonide ja elektronide süstimine: samal ajal süstitakse elektronid (e⁻) välise ahela kaudu elektrokroomsesse kihti.
Toimuvad keemilised reaktsioonid: elektrokroomses kihis läbivad ioonid ja elektronid redutseerimisreaktsiooni (interkalatsiooni) materjaliga.
WO₃ (läbipaistev) + xLi⁺ + xe⁻ ⇌ LixWO₃ (sinine)
Värvimuutus: Toode LixWO₃ on sügavsinine ühend, mis neelab nähtavat valgust, muutes seeläbi klaasi värvi tumedamaks ja vähendades selle läbipaistvust. Samal ajal ioonide salvestuskiht oksüdeerub ja kaotab ioone, et säilitada kogu süsteemi laengutasakaalu.
b. Pleekimine (pleegitamine) -, kui pinge on vastupidine või lahti ühendatud
Kui pinge on vastupidine või{0}}lühis:
Protsessi ümberpööramine: elektrivälja suund muutub või kaob ning ioonid ja elektronid ekstraheeritakse elektrokroomsest kihist ning naasevad ioonijuhikihti ja ioonide salvestamise kihti.
Toimub pöördreaktsioon: ülaltoodud keemiline reaktsioon kulgeb vasakule, kusjuures LixWO3 laguneb tagasi läbipaistvaks WO3-ks ja vabastab Li+ ja e⁻.
Taastage läbipaistvus: klaas naaseb suure läbipaistvuse olekusse.
c. Mälu efekt
Elektrokroomse klaasi üks peamisi eeliseid on see, et sellel on bistabiilsed omadused. Kui värvus on muutunud või pleekinud, võib see püsida pikka aega (mitu tundi või isegi päevi) isegi siis, kui toide on täielikult välja lülitatud. Kuna ülalmainitud -keemiline reaktsioon on stabiilses olekus, kui seda ei juhi väline elektriväli. See tarbib elektrit ainult siis, kui selle olekut on vaja muuta, mis muudab selle väga energiasäästlikuks-.
