Trong quá trình nhuộm màu, sau khi điện tử hấp phụ đặc biệt với ion H+ và hình thành "thực thể cặp ion – điện tử" gần mặt phân giới giữa màng WO3 – dung dịch điện phân, các "thực thể cặp ion – điện tử" sẽ khuếch tán vào bên trong màng WO3. Đối với mỗi "thực thể cặp ion – điện tử" thì:
• Điện tử sẽ bị bẫy ở vị trí W6+(A) và khử W6+(A) thành W5+(A). Đây chính là vị trí tâm màu hấp thụ ánh sáng.
• Ion H+ sẽ định xứ tại một vị trí trong mạng chính WO3 ứng với vị trí W6+(B) lân cận vị trí W5+(A). Một trong sáu nguyên tử Oxy sẽ liên kết với một ion H+ làm liên kết W-O bị yếu đi nên vị trí W6+(B) sẽ sẵn sàng bẫy một điện tử vào (Hình 5.14).
Hình 5.14.Điện tử bị bẫy ở khối bát diện WO3 hình thành tâm màu W5+ và ion H+ định xứ ở một vị trí O trong mạng chủ WO3 (hình tròn màu xanh lá ở tâm là
W6+ ; sáu hình tròn màu vàng là sáu O2-, hình tròn màu xanh dương là ion H+ và
hình tròn màu đỏ là điện tử bị bẫy).
Khi hấp thụ ánh sáng có năng lượng hv sẽ có sự trao đổi điện tích hoá trị xảy ra giữa W5+(A) và vị trí W6+(B) lân cận như sau:
Sau phản ứng điện sắc, tâm màu hấp thụ ánh sáng đã di chuyển từ vị trí W(A) sang vị trí W(B). Quá trình nhuộm màu như trên sẽ tiếp tục xảy ra nếu như
nồng độ H+ liên tục được tiêm vào màng để tạo "thực thể cặp ion – điện tử".
Trong quá trình tẩy màu, do H+ và điện tử bị rút ra khỏi mạng chủ WO3 nên
không thể hình thành tâm màu W5+ hấp thụ ánh sáng.
Tóm lại, trong khoảng thời gian hơn 200 (s) đầu của mỗi quá trình, dòng
khuếch tán của các ion H+ vào màng, hoặc theo chiều ngược lại, thoát ra khỏi màng
được duy trì với tốc độ giảm dần theo thời gian.
Hơn nữa, riêng đối với quá trình nhuộm màu, sự khuếch tán của nồng độ ion H+ vào màng có dấu hiệu đạt đến trạng thái bão hòa. Kết quả này cũng cho thấy rằng có sự phù hợp rất tốt với kết quả khảo sát của J.P. Matthews và các cộng sự
[25] về dạng đường cong và thời gian đáp ứng của suất điện động gây ra bởi mật độ
ion H+ chèn vào trong màng trong các quá trình nhuộm màu và tẩy màu.