CELLE DI GRAETZEL[Lss Galileo Galilei Dolo anno 2008/2009 – Luca Carraro – Anna Gallo – Silvia Proto]

La cella di Graetzel :

• richiama nel suo funzionamento la fotosintesi delle piante

• usa un colorante organico analogo alla clorofilla per assorbire la luce e produrre un flusso di elettroni

PREPARAZIONE

Il lavoro può essere suddiviso in tre momenti:

Preparazioneelettrodo

preparazione contro-elettrodo

e coloranteassemblaggio

ElettrodoPreparazione dello strato assorbente.

1. Prendere due lastrine di vetro conduttore e lavarle con acetone e asciugarle delicatamente con il panno di cotone

2. Determinare il lato conduttore

3. Ricoprire la faccia conduttrice rivolta verso l’alto con biossido di titanio

Contro-elettrodo e colorantePreparazione del contro-elettrodo.Coprire il lato conduttore con uno strato di carbonio, usando una matita morbida

Preparazione del colorante

strumenti e materiali da utilizzare

- bilancia (+ 0,1 g)

Strumenti per filtrare il succo melograni acqua distillata e acetone vetrini con tiO2 prima della colorazione

pesare e successivamente spremere in una ciotola di melograno

Applicare due pezzi di scotch sui bordi lunghi delle lastrine.

lo scotch crea una sorta di “vasca” che verràriempita dal biossido di titanio, lasciando uno spazio utile per i contatti.

Depositare 2-3 gocce della sospensione di TiO2 e stenderle sul vetrino con la bacchetta di vetro

rimuovere lo scotch e lasciare asciugare

Il vetrino con lo strato di ossido è pronto per essere sinterizzato in forno a 450°C, per 10minuti.

Lasciare raffreddare il vetrino sulla navicella (raffreddamento lento)

Immergere il vetrino nel succo sul vetrino d’orologio fino a che sparisce il colore bianco del TiO2 e comunque fino a quando non si è pronti ad assemblare la cella.

Rimuovere il vetrino con l’ossido di titanio lavarlo con acqua e quindi con acetone; affinché la cella di Graetzel funzioni, non ci devono essere tracce d’acqua sullo strato di TiO2/colorante prima di aggiungere la soluzione elettrolitica

immergere il vetrino per 10 minuti nel succo nel lato con il TiO2

Pulire con particolare cautela il vetrino così ottenuto con un panno e acetone

Assemblaggio della cellaAppoggiare il primo vetrino su una superficie piana con il lato con lo strato diossido/colorante rivolto verso l’alto e adagiare delicatamente sopra di esso il contro-elettrodo con lo strato di carbonio rivolto verso il basso , lievemente sfalsato. Le due estremità libere, di 4-5 mm serviranno come contatti elettrici.

Sollevare i due vetrini mantenendoli nella loro posizione e bloccarli con due clips.

Depositare 1 o 2 gocce di soluzione elettrolitica sul bordo del dispositivo e , per azionecapillare il liquido bagnerà completamente lo strato di TiO2 tra i due vetrini

Rimuovere l’eccesso di elettrolita

Collegare la cella con i coccodrilli al multimetro: l’elettrodo negativo è il vetrino coperto di TiO2 (cavo nero), mentre quello positivo è il contro-elettrodo (cavo rosso). Misurare la differenza di tensione e la corrente massima prodotta.

DATI REGISTRATI CON LE

CELLE PRODOTTE IN LABORATORIO

DATI SPERIMENTALILe misure sono state ottentute creando un circuito con un reostato un voltimetro e un amperometro. Successivamente abbiamo verificato che con tre celle collegate in serie si otteneva una ddp di 1,5 volt, sufficiente a far funzionare una calcolatrice tascabile.

relazione tra I e V

0

50

100

150

200

250

300

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3

V

I V

LE NOSTRE CELLE AL MICROSCOPIO

Si possono chiaramente vedere le fratture dovute al processo di essicazione del titanio; Vengono usate nanoparticelle perché più piccola è la particella più aumenta la superficie attiva. Aumenta l’area da ricoprire.