[GrÃ¤tzel cell] Uitleg resultaten

McDuck

Wij moesten voor school (VWO6) een EXO doen. (=Eigen eXperimenteel Onderzoek) We vonden in een boekje info hoe we een grÃ¤tzel cel (daar aangeduid als bramensap zonnecel) kunnen maken.

Wij dit dus gedaan, met onderdelen van mansolor (.nl) alleen we gebruiken ons eigen gemaakte sap. Ons onderzoeksvraag was dus ook, welke stof de beste resultaten zou halen voor een grÃ¤tzel cel cel.

We gebruikten sap van de volgende producten:

Hibiscusthee

Bramensap

Frambozensap (geconserveerd)

Rode kool

Spinazie

De resultaten (in V) waren ongveer als volgt bij bewolkt weer:

hibiscus & frambozensap ~ 0.25 V

bramensap ~ 0.28 V

rooie kool ~ 0.35 V

spinazie ~ 0.45 V

Onze hypothese was dat rode planten een groter voltage zouden leveren dan elk ander. Dit baseerden we op het idee dat de meeste energie van zonlicht tussen de IR en rood in. Onze vraag is dus... Hoe kan het dat spinazie (groen) beter presteert dan de rode planten?

(De rode kleurstof zou moeten komen van de antocyanen uit de bladgroenkorrels.)

Als er nog meer informatie nodig is, wil ik die graag verstrekken.

Als laatste vonden we nog een vreemde meting, want toen hadden we nog even een blanco gemaakt (zonder sap, bestaande dus alleen uit glas(2x),grafiet,TiO₂en *-Jodide of Jodium als elektrolyt). De meting was ~0.15 V. Reageert er dan ook nog een andere stof?

McDuck

erm... dit bericht hoort dus bij het "Organische chemie" forum... Admin of mod ff verplaatsen?

Fuzzwood

Er hoeft niet per sé iets te reageren, dat gebeurt bij normale cellen namelijk ook niet.

Napoleon1981

Is dit voltage bij een bepaald amperage? Misschien is de energie output wel hoger van de cellen met het lagere voltage. Voltage opzich is een niks zeggende waarde in mijn ogen.

Wat je volgens mij nu alleen maar meet is een redox potentiaal.

klein is fijn

Onze hypothese was dat rode planten een groter voltage zouden leveren dan elk ander. Dit baseerden we op het idee dat de meeste energie van zonlicht tussen de IR en rood in.

Volgens mij lag de piek van een zonnespectrum ergens rond de 500nm, in het groen.

Daarbij nog eens, als een zonnecel groen is betekent het dat ie geen groen licht absorbeert. Wel blauw en rood, maar geen groen. Dat wordt immers teruggekaatst waardoor we het zien.

hzeil

Napoleon1981 heeft volkomen gelijk. Het vrijmaken van electronen betekent natuurlijk nog niet het opwekken van electrische energie. Ik heb op internet diverse Graetzelcellen bekeken. In de tekeningen en schetsen die je daarbij tegenkomt wordt steeds de problematiek van de stroomgeleiding weggemoffeld. Er wordt ook nauwelijks iets vermeld over de golflengten van het gebruikte licht en de energie van de fotonen die de electronen zouden moeten vrijmaken. Zelfs UV-licht is maar net in staat om electronen vrij te maken uit titaandioxyde.

Het gebruik van dunnelagen (nanoafmetingen?) voor stroomgeleiding in tangentiele richting is altijd heel problematisch. Het begrip vierkantsweerstand speelt daarbij een grote rol. Evenals de plaatsing van de electrische kontakten. Ik denk dus ook dat men met de Graetzelcellen nooit verder gekomen is dan stroomloze potentiaalmetingen. Je zou zoiets ook wattloze electriciteitsopwekking kunnen noemen.

Fuzzwood

Iets analoogs: vergelijk het maar met een hellinkje waar geen water afstroomt. Helling = voltage, hoeveelheid water is amperage.

McDuck

Onze hypothese was dat rode planten een groter voltage zouden leveren dan elk ander. Dit baseerden we op het idee dat de meeste energie van zonlicht tussen de IR en rood in.

Volgens mij lag de piek van een zonnespectrum ergens rond de 500nm, in het groen.

Daarbij nog eens, als een zonnecel groen is betekent het dat ie geen groen licht absorbeert. Wel blauw en rood, maar geen groen. Dat wordt immers teruggekaatst waardoor we het zien.[/QUOTE]

Afbeelding

bron: http://www.nstaronline.com/

Deze geeft inderdaad aan dat de top bij 500 nm ligt. Dit is het gebied van violet-groen wat steeds verder afdaalt naar IR en verder...

Dat betekend, als een stof de kleur heeft van ~500nm, zal die deze weerkaatsen in plaats van absorberen. Oftewel, hij zal geen energie opnemen.

Er hoeft niet per sé iets te reageren, dat gebeurt bij normale cellen namelijk ook niet.

Er reageert ook niets, naja... Het gaat via fotosynthese. Alleen bij de blanco zou dit dus niet moeten kunnen. Op één of andere manier, reageert er dus wel wat, of via een andere methode.

Napoleon1981 heeft volkomen gelijk. Het vrijmaken van electronen betekent natuurlijk nog niet het opwekken van electrische energie. Ik heb op internet diverse Graetzelcellen bekeken. In de tekeningen en schetsen die je daarbij tegenkomt wordt steeds de problematiek van de stroomgeleiding weggemoffeld

Er is wel degelijk stroomgeleiding. Als we de zonnecellen in serie schakelen en er een ledlichtje op aansluiten, werkt deze gewoon. Als je er een stroomverbruiker op aansluit, zullen de (vrijgekomen) elektronen, via de TiO₂ (zorgt voor betere elektronen transport), via de snoertjes naar de verbruiker gaan en weer terug, via de andere kant. (Kathode Anode idee)

(Ja, ik weet dat het een beetje natuurkunde wordt, maar dat kan je toch niet omzeilen)

Er wordt ook nauwelijks iets vermeld over de golflengten van het gebruikte licht en de energie van de fotonen die de electronen zouden moeten vrijmaken. Zelfs UV-licht is maar net in staat om electronen vrij te maken uit titaandioxyde.

Klopt, maar is wel te berekenen

Het gebruik van dunnelagen (nanoafmetingen?) voor stroomgeleiding in tangentiele richting is altijd heel problematisch.

Was inderdaad een heel gedoe, we kwamen niet verder dan een microlaag m.b.v. een roller

(bankpasje werkte niet: te dikke laag)

Het begrip vierkantsweerstand speelt daarbij een grote rol.

vierkantsweerstand = ?

Evenals de plaatsing van de electrische kontakten.

De elektrische contacten waren bij ons krokodillenbekjes op het geleidend laagje op het glas. Daar hadden we geen probleem mee.

Ik denk dus ook dat men met de Graetzelcellen nooit verder gekomen is dan stroomloze potentiaalmetingen. Je zou zoiets ook wattloze electriciteitsopwekking kunnen noemen.

Behalve dat, is het tweede probleem dat het electrolyt binnen enkele weken verdampt, en dat de cellen na een maand al tekenen van (plant)celdegradatie vertonen (in de metingen).

Fuzzwood

Onze hypothese was dat rode planten een groter voltage zouden leveren dan elk ander. Dit baseerden we op het idee dat de meeste energie van zonlicht tussen de IR en rood in.
Volgens mij lag de piek van een zonnespectrum ergens rond de 500nm, in het groen.

Daarbij nog eens, als een zonnecel groen is betekent het dat ie geen groen licht absorbeert. Wel blauw en rood, maar geen groen. Dat wordt immers teruggekaatst waardoor we het zien.

bron: http://www.nstaronline.com/

Deze geeft inderdaad aan dat de top bij 500 nm ligt. Dit is het gebied van violet-groen wat steeds verder afdaalt naar IR en verder...

Dat betekend, als een stof de kleur heeft van ~500nm, zal die deze weerkaatsen in plaats van absorberen. Oftewel, hij zal geen energie opnemen.

Er hoeft niet per sé iets te reageren, dat gebeurt bij normale cellen namelijk ook niet.
Er reageert ook niets, naja... Het gaat via fotosynthese. Alleen bij de blanco zou dit dus niet moeten kunnen. Op één of andere manier, reageert er dus wel wat, of via een andere methode.

Napoleon1981 heeft volkomen gelijk. Het vrijmaken van electronen betekent natuurlijk nog niet het opwekken van electrische energie. Ik heb op internet diverse Graetzelcellen bekeken. In de tekeningen en schetsen die je daarbij tegenkomt wordt steeds de problematiek van de stroomgeleiding weggemoffeld
Er is wel degelijk stroomgeleiding. Als we de zonnecellen in serie schakelen en er een ledlichtje op aansluiten, werkt deze gewoon. Als je er een stroomverbruiker op aansluit, zullen de (vrijgekomen) elektronen, via de TiO₂ (zorgt voor betere elektronen transport), via de snoertjes naar de verbruiker gaan en weer terug, via de andere kant. (Kathode Anode idee)

(Ja, ik weet dat het een beetje natuurkunde wordt, maar dat kan je toch niet omzeilen)

Er wordt ook nauwelijks iets vermeld over de golflengten van het gebruikte licht en de energie van de fotonen die de electronen zouden moeten vrijmaken. Zelfs UV-licht is maar net in staat om electronen vrij te maken uit titaandioxyde.
Klopt, maar is wel te berekenen

Het gebruik van dunnelagen (nanoafmetingen?) voor stroomgeleiding in tangentiele richting is altijd heel problematisch.
Was inderdaad een heel gedoe, we kwamen niet verder dan een microlaag m.b.v. een roller (bankpasje werkte niet: te dikke laag)

Het begrip vierkantsweerstand speelt daarbij een grote rol.
vierkantsweerstand = ?

Evenals de plaatsing van de electrische kontakten.
De elektrische contacten waren bij ons krokodillenbekjes op het geleidend laagje op het glas. Daar hadden we geen probleem mee.

Ik denk dus ook dat men met de Graetzelcellen nooit verder gekomen is dan stroomloze potentiaalmetingen. Je zou zoiets ook wattloze electriciteitsopwekking kunnen noemen.
Behalve dat, is het tweede probleem dat het electrolyt binnen enkele weken verdampt, en dat de cellen na een maand al tekenen van (plant)celdegradatie vertonen (in de metingen).

fixed

hzeil

Als je gaat surfen met het begrip vierkantsweerstand kom je heel wat hits tegen. Maar ik geef toe dat de uitleg steeds onbevredigend is. Meestal is er geen uitleg.

Laat ik het proberen:

Denk aan een lange, smalle strip metaal (koper) op een printplaat. De specifieke weerstand van dit metaal noemen we rho.

De weerstand van de strip is:

(rho maal lengte)/(breedte maal dikte).

Door nu rho en dikte samen te nemen krijg je de vierkantsweerstand rho-vierkant.

De weerstand van de strip is dus rho-vierkant maal het aantal vierkanten op de strip. Als je even verifieert zie je dat rho-vierkant geen stofeigenschap is maar bij een bepaalde geometrie hoort (strips op printplaten)

Het is moeilijk om aan rho-vierkant een grote waarde te geven, i.v.m. met de kwaliteit van materialen.

McDuck

Onze conclusie uit deze resultaten zijn als volgt:

We hadden ons onderzoek gebaseerd op het idee dat rood licht wordt weerkaatst en al het andere licht (energie van het licht) zou worden opgenomen. De grafiek van een paar posts terug laat ook zien dat het rode licht het minst energie bevat. Daardoor zouden we de meeste energie opnemen. Dachten we...

Het enige waar we geen rekening mee gehouden hebben in ons vooronderzoek is dit: Als je kijkt naar het spectrum van zonlicht, zie je dat het rode spectrum groter is dan dat van groen.

Afbeelding

Bron: http://ahsastronomy.pbwiki.com/The+Spectrum

Dat betekent dat je doordat je een groot spectrum mist. Het oppervlakte van de energie is dus blijkbaar van het rode spectrum groter dan van het groene. Vandaar dus dat alles in de natuurlijk toch groen is.

@hzeil:

Omdat we dus niet een even grote dikte TiO₂ konden krijgen is dit ook een kleine afwijking per cel. We kunnen dit natuurlijk niet op fabrieksniveau doen

Edit: Een andere fout bedenk ik me nu ineens is: We hebben de zonnecellen binnen gemeten. Zoals jullie weten, komt er geen UV licht, althans haast niets, binnen. Je wordt ook niet bruin als je binnen gaat bakken in de zon. UV is dus niet opgenomen in onze cellen. Dit zou voor de conclusie rood-groen geen effect moeten hebben, wel voor de stroomsterkte en voltage van de cellen. Deze zouden hoger uit moeten vallen, omdat immers de piek rond die kleuren ligt.

Wetenschapsforum

Laatste berichten

Nieuwsberichten

[GrÃ¤tzel cell] Uitleg resultaten

[Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten

Re: [Grätzel cell] Uitleg resultaten