Photoelektrochemische Zelle mit Himbeersaft - Chemie und ihre ...

Universität Duisburg - Essen
Didaktik der Chemie – Prof. Dr. M. W. Tausch und Mitarbeiter
Photoelektrochemische Zelle mit Himbeersaft
V1: Sensibilisierung der ITO/TiO 2 -Photoelektrode mit Himbeersaft
Arbeitsmaterialien:
Himbeeren
Mörser mit Pistill
Trichter, Filterpapier Filtriergestell
ITO/TiO 2 -Photoelektrode
Petrischale
Pinzette
dest. Wasser
Fön
Durchführung und Beobachtung:
Zur Herstellung des Himbeersafts werden die Himbeeren gut gemörsert. Der entstehende Saft wird
abfiltriert.
Man gibt die Photoelektrode vorsichtig in den Himbeersaft und lässt ca. 5 Minuten einwirken. Danach
wird die Photoelektrode mit einer Pinzette entnommen und mit dest. Wasser abgespült. Nach dem
Trocknen mit dem Fön ist die sensibilisierte Photoelektrode einsatzbereit.
1. Farbe der Photoelektrode vor und nach der Behandlung mit Himbeersaft?
2. Was beobachten Sie beim Abspülen der Elektrode mit dest. Wasser?
V2: Herstellen der Gegenelektrode
Arbeitsmaterialien:
Glasscheibe
Graphitspray
Messgerät (Messgröße: Widerstand in Ω)
2 Kabel
Durchführung und Beobachtung:
Im Abzug wird eine gereinigte Glasscheibe aus einiger Entfernung (ca. 30 cm) gleichmäßig mit einer
dünnen Schicht Graphit besprüht. Nachdem die Schicht getrocknet ist wird, kann der Vorgang
wiederholt werden. Insgesamt sollten 5 dünne Schichten aufgesprüht werden.
Die Leitfähigkeit der Oberfläche wird geprüft, in dem man die Kabelenden auf die Oberfläche bringt
und sanft aufdrückt.
Beobachtung?

V3: Die photoelektrochemische Zelle: Zusammenbau und Messungen
Arbeitsmaterialien:
sensibilisierte Photoelektrode
KI/I 2 -Elektrolyt
Pipette
Graphitelektrode
2 Klemmen
Ultravitalux-Lampe
Pappe zum Abdecken der Zelle
Messgerät
2 Kabel
2 Krokodilklemmen
Versuchsaufbau:
Silber-Leitlack
Durchführung und Beobachtung:
a) Bau der Zelle:
Zum besseren Elektronentransport werden die Elektroden an je einem Ende mit einem dünnen
Streifen Silberleitlack bestrichen.
Man gibt wenige Tropfen KI/I 2 -Elektrolyt auf die beschichtete Seite der Photoelektrode und legt die
Graphitelektrode so darauf, dass beide Elektroden an je einer Seite etwas überstehen. Der Elektrolyt
wird durch Zusammendrücken der Elektroden verteilt. (Er darf nicht in Kontakt mit dem Silberleitlack
kommen, da sonst ein Lokalelement entsteht.) Mit Klammern können die Elektroden fixiert werden und
die Zelle ist einsatzbereit.
Die Zelle wird unter die Lampe gelegt und die Spannung und die Stromstärke bei Intervallbestrahlung
der Photoelektrode gemessen. Sollte während der Messungen die Zelle „eintrocknen“, so kann
Elektrolytlösung nachgefüllt werden, indem man mit einer Pipette einige Tropfen auf die überstehende
Photoelektrode tröpfelt. Durch die Kapillarkräfte wird die Lösung in die Zelle transportiert.
Notieren Sie Ihre Beobachtungen anhand der folgenden Fragen!
b) Messungen mit der Zelle:
1. Wie verändert sich die Spannung beim Belichten der Zelle und beim Abdunkeln?
2. Wählen Sie verschiedene Abstände zwischen Lampe und Zelle und führen Sie die gleichen
Beobachtungen wie bei 1. durch!
3. Messen Sie die Stromstärke I.
c) Die Photoelektrode nach längerer Lichteinwirkung:
4. Vergleichen Sie die Farbe der Photoelektrode nach den Messungen 1 – 3 mit der Ausgangsfarbe
nach dem Sensibilisieren in V1! Wie erklären Sie sich die Veränderung?
5. Nehmen Sie die photoelektrochemische Zelle vorsichtig auseinander und legen Sie die
Photoelektrode erneut in Himbeersaft (vgl. V 1).
Farbe nach erneutem Einlegen in Himbeersaft:
6. Setzen Sie die Zelle erneut zusammen und messen Sie die Spannung bei Bestrahlung.
Vergleichen Sie die erhaltenen Werte für die Spannung und vergleichen Sie sie mit den zuvor
erhaltenen Werten!