การเตรียมฟิล์มนิกเกิลออกไซด์ที่สามารถเปลี่ยนสมบัติเชิงแสงด้วยไฟฟ้าประสิทธิภาพสูงด้วยวิธีเคมีเปียกขั้นตอนเดียวOne-step Production of Improved Performance Electrochromic NiO Film by Wet Chemical Method

Abstract

อาคารสูงที่ประกอบด้วยกระจกเพื่อให้สามารถมองทัศนียภาพภายนอกได้รับความนิยม ซึ่งนำไปสู่การใช้พลังงานจำนวนมากสำหรับระบบปรับอากาศในอาคารเพื่อลดอุณหภูมิภายในอาคาร เนื่องจากการส่องผ่านของแสงผ่านกระจกในปริมาณมากจากปัญหาภาวะโลกร้อน กระจกอัจฉริยะที่สามารถปรับการส่องผ่านของแสง จึงเป็นอีกแนวทางหนึ่งในการลดการใช้พลังงาน โดยนิกเกิลออกไซด์นิยมใช้ในกระจกอัจฉริยะที่เปลี่ยนสมบัติเชิงแสงเมื่อกระตุ้นด้วยไฟฟ้า งานวิจัยนี้จึงพัฒนาการเตรียมฟิล์มนิกเกิลออกไซด์ด้วยวิธีเคมีเปียก ซึ่งเป็นวิธีที่ง่ายและลงทุนต่ำ โดยใช้การไฮโดรไลซิสนิกเกิลไฮดรอกไซด์ในสภาวะกรด ปรับอุณหภูมิในการเผาฟิล์ม และความหนาของฟิล์ม เพื่อให้ได้ฟิล์มที่มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสีสูง อีกทั้งทดสอบปรับสภาวะในการป้อนศักย์ไฟฟ้าให้กับฟิล์ม และความเสถียรของฟิล์มภายหลังการใช้งานซ้ำพบว่า ฟิล์มนิกเกิลออกไซด์ที่มีน้ำหนักฟิล์ม 10.32 มิลลิกรัม เผาที่อุณหภูมิ 300 องศาเซลเซียส จะมีลักษณะใส ภายหลังการป้อนศักย์ไฟฟ้าที่ 0.55 โวลต์ เทียบกับขั้วไฟฟ้าอ้างอิงแบบปรอท-ปรอทออกไซด์ จะเปลี่ยนเป็นสีน้ำตาล ซึ่งมีค่าการส่องผ่านแสงร้อยละ 37.65 และภายหลังการป้อนศักย์ไฟฟ้าที่ 0.35 โวลต์ จะเปลี่ยนกลับเป็นฟิล์มใสที่มีค่าการส่องผ่านแสงร้อยละ 86.34 ซึ่งฟิล์มนี้จะมีค่าประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสีสูงถึง 188.74 ตารางเซนติเมตรต่อคูลอมบ์ และความสามารถในการเปลี่ยนสีเพิ่มขึ้น 2 เท่า เมื่อรอบการใช้งานจำนวน 190 รอบ

The high-rise buildings mounted with glass windows to widen scenery of top view of the city become more popular nowadays. These causes the high energy consumption due to the air-condition system to lower the temperature inside the building according to high intensity of daylight penetration and global warming. The electrochromic smart window is one of the most promising ways to diminish the energy consumption. Particularly, nickel oxide is widely used in the electrochromic smart window. This research aims to synthesize nickel oxide film by wet chemical method, which is the simplest and inexpensive. The nickle hydroxide selected as the precursor was hydrolyzed in acid. Annealing temperature and film thickness were modified to achieve the high coloration efficiency. Moreover, the effects of the applied potential and film stability were examined. The results showed that the as-prepared NiO film annealed at 300 °C with the film weight of 10.32 mg is transparent. After applied voltage of 0.55 V vs. Hg/HgO, the film changed to brownish with the light transmission of 37.65%. On the contrary, the film turned to transparent with the light transmission of 86.34% after applied voltage of 0.35 V vs. Hg/HgO. These film exhibited the high coloration efficiency at 188.74 cm2/C. The ability to change in color raised to double after 190 cycles.