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Gewinnung von und Bearbeitung des Chlorophyll für den Einsatz in einer Grätzelzelle
Gewinnung von und Bearbeitung des Chlorophyll für den Einsatz in einer Grätzelzelle
Materialliste:
Aceton
Wundbenzin (Siedepunkt zwischen 40 und 60 °C)
Quarzsand
konzentrierte KOH Lösung in Methanol (40 g KOH auf 100 ml Methanol)
Ethanol (auch Brennsprit)
Diverse Reagenzgläser
Reibschale
Drei Gramm grüne Blätter (hier Lonicera japonica, das im Winter noch grün ist) werden zerkleinert (z.B. mit einem NutriBullet oder einem sonstigem Mixer) und in der Reibschale mit Quarzsand fein zerrieben und danach in ein Reagenzglas gefüllt.
Pflanzenmaterial: 3 g Grünzeug (hier von Lonicera japonica)
Rückstand verdünnt mit Ethanol zum Einfärben
Aceton (4ml) dazugeben, schütteln (RG mit einem Zapfen verschliessen) und 10 Minuten ruhen lassen.
Danach Wundbenzin (4 ml) dazugeben und wieder kräftig schütteln und 10 Minuten stehen lassen. Das Chlorophyll sollte sich vor allem in dem überstehenden Wundbenzin lösen. Es kann sein, dass zu wenig Flüssigkeit vorhanden ist - vor allem, wenn die Blätter wasserarm sind wie bei Lonicera japonica - dann muss eventuell Wundbenzin nachgegeben werden.
Wir geben noch etwas Wasser (1ml) zu. Das scheint für die folgenden Verseifung eine Bedeutung zu haben. Vielleicht sind aber 1 ml auch zu viel. Weiss dazu jemand mehr?
Zwischenschritt um die Fluoreszenz zu zeigen:
Eine aus dem Überstand gewonnene und mit Brennsprit stark verdünnte Chlorophyll-Lösung wird mit eine UV Lampe bestrahlt. Es zeigt sich die rote Fluoreszenz deutlich (siehe Bild).
Verseifen des Chlorophylls
Verseifen des Chlorophylls
Vier ml des obigen Auszuges abziehen und in ein neues Reagenzglas geben.
Acht Tropfen der methanolischen KOH Lösung in das Reagenzglas geben, schütteln und warten bis sich das Chlorophyll als Niederschlag absetzt.
Die überstehende Lösung abkantieren (sie sieht gelblich aus und ist kaum mehr grün gefärbt. Es bleibt konzentriertes Chlorophyll zurück (Bild 1).
Nach einmal mit Wundbenzin aufschütteln, absetzen lassen und danach abkantieren. Das Chlorophyll ist jetzt weniger verunreinigt, es fehlt der gelblich getönte Rand (Bild 2).
Bild 3 zeigt die sich abschwächende Farbtiefe des abkantierten Überstandes (links: erster Überstand, rechts zweiter Überstand).
Bild 1: erster Auszug noch mit einem leicht gelblichen Rand
Bild 2: gereinigtes Chlorophyll ohne den gelblichen Rand
Bild 3: Die beiden abkantierten gelblichen Flüssigkeiten
Nun wird der Niederschlag mit 4 ml Ethanol verdünnt dann auf das mit Titanoxid beschichtete Glasplättchen aufgetragen. Dieses sollte nun die grüne Farbe annehmen. Nachdem das Glasplättchen für mindestens 5 Minuten in der grünen Lösung gelegen hat, kann es herausgenommen und getrocknet werden. Sobald es trocken ist, kann es als Minuspol für eine Grätzelzelle eingesetzt werden.
Bild 4: Chlorophylllösung in Ethanol
Bild 5: Einfärben des Titanoxides
Bild 6: Eingefärbtes Titanoxidplättchen (Minuspol)und mit Graphit beschichtetes Gegenplättchen (Pluspol)
Bemerkung: Die mit dem obigen Plättchen hergestellte Grätzelzelle hat Strom geliefert. Das Chlorophyll wurde einigermassen gut aufgenommen. Im ersten Färbeversuch wurde kein Wasser zugegeben. Das Titanoxidplättchen wurde deutlich schlechter eingefärbt als in Bild 6..
Spannungsmessung an der Grätzelzelle mit Chlorophyll :
ohne UV: 0.171 V
mit UV: 0.505 V und 27 μΑ
Die Spannungszunahme auf über 0.5 V erfolgte aber meist erst dann, wenn das UV Licht zuerst eingesetzt und dann weggenommen wurde.
Bild 9: Ergebnis der Einfärbung ohne zusätzliche Abspülen nur mit Abtropfen und Trocknen.
Wohl dank der Wasserzugabe vor dem Verseifen bindet sich das entstandene Chlorophyll besser an das Titanoxid als im vorherigen Versuch.
Die Ruhespannung der Grätzelzelle mit diesen beiden Plättchen bei einer Belichtung unter der Stubenlampe lag deutlich höher als im Versuch vorher, nämlich zwischen 0.2 bis 0.4 V.
Der Kurzschlussstrom um 10 - 20 μA.
Genaueres dazu siehe Site Grätzelzelle
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