i.i.t.s. Primo levi Ronco scrivia CELLA DI GRÄTZEL i.i.t.s. Primo levi Ronco scrivia

CENNI TEORICI L’esperienza consiste nell’assemblaggio di una cella fotovoltaica. Il principio alla base del funzionamento di tali celle è per certi versi analogo a quello che utilizzano le piante nel processo della fotosintesi clorofilliana per produrre l’energia a esse necessaria. In questa esperienza, al posto della clorofilla verranno utilizzate delle antocianine: una classe di coloranti naturali responsabili del colore di molti fiori e frutti, e contenute in quantità apprezzabili nelle more, mirtilli e lamponi.

ANTOCIANINE Le antocianine sono pigmenti, presenti in alcuni vegetali, il cui colore può variare dal rosso al blu. Nella cella di Grätzel vengono utilizzate come elemento fotosensibile in grado di assorbire fotoni e liberare elettroni.

FUNZIONAMENTO DELLA CELLA Gli elettroni liberati dalle antocianine, colpite dalla luce, vengono trasmessi allo strato di TiO2 e tramite un circuito esterno vengono ricevuti dal contro-elettrodo ricoperto di grafite. Grazie a una soluzione elettrolitica gli elettroni ritornano alle antocianine e il ciclo viene ripetuto.

PREPARAZIONE: FASE 1 STRUMENTI E MATERIALI: biossido di titanio, acido acetico concentrato, due vetrini conduttori, scotch, bacchetta di vetro. PROCEDURA: 3 g di biossido di titanio sono stati posti in un mortaio e abbiamo successivamente aggiunto 10 ml di acido acetico poco alla volta. Abbiamo amalgamato il tutto con il pestello fino ad ottenere una sospensione fluida priva di grumi. Nel frattempo abbiamo disposto due vetrini conduttori (uno con il lato conduttore verso l'alto) vicini sul bancone. Successivamente li abbiamo fissati con due strisce di scotch in modo tale che esse rientrassero di qualche mm. In seguito abbiamo steso la pasta preparata in precedenza sul vetrino (con lato conduttore verso l'alto) con la bacchetta di vetro, fino ad ottenere uno strato uniforme spesso qualche decina di µm. Infine abbiamo lasciato sinterizzare in stufa per circa 30 minuti a 250 °C.

PREPARAZIONE: FASE 2 STRUMENTI E MATERIALI: frutti contenenti antocianine, vetrino conduttore, soluzione elettrolitica, pinze, multimetro, mortaio. PROCEDURA: abbiamo preparato un estratto di frutti contenenti antocianine (in questo caso ciliege) filtrando il succo prodotto dalla loro spremitura. Successivamente abbiamo immerso il vetrino con il biossido di titanio all'interno di un contenitore contenente il succo ricavato e lo abbiamo lasciato riposare per una decina di minuti. Nel frattempo abbiamo preparato il contro-elettrodo creando uno strato di grafite sulla parte conduttrice del vetrino con una matita morbida, per aumentarne la superficie.

ASSEMBLAGGIO DELLA CELLA Abbiamo appoggiato il contro-elettrodo, facendo attenzione a non strisciarlo per non asportare lo strato di carbonio. I due vetrini sono stati messi sfalsati l'un l'altro sui lati corti: in questa sfasatura si possono applicare i contatti elettrici. I vetrini sono stati bloccati insieme con due clips. Abbiamo quindi versato 2 o 3 gocce di una soluzione elettrolitica sul bordo dell'elettrodo con il biossido di titanio.

TEST SUL FUNZIONAMENTO DELLA CELLA Abbiamo esposto la cella di Grätzel al sole e abbiamo rilevato tramite un voltmetro la tensione generata. Nel nostro caso è risultata essere di 35mV.

Realizzato dagli studenti della classe IV SC: Grandi Ludovico Furlan Andrea Malihi Salma Rivera Martina