Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften

Photoelektrochemie - Aus Licht wird Strom

Die Chemie-Labothek zum Thema Elektrochemie umfasst Arbeitsstationen zum Thema "Leitfähigkeit von Metallen, Halbleitern und Lösungen bei Energiezufuhr", "Photogalvanische Zellen" und "Photoelektrochemische Zelle".

Vorkenntnisse über Galvanische Zellen und Redoxreaktionen werden vorausgesetzt.
Dazu werden Ergänzungen, Vertiefungen und Anwendungen erschlossen.

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Das Material wird zur Zeit überarbeitet. Sobald es fertig gestellt ist, werden Sie es hier zum Download finden.

Es folgen nun zunächst Animationen, die im Rahmen des Kurses eingesetzt werden. Weiter unten sind einige Versuchsteile noch videografisch dargestellt.

Stromleitung in Metallen, Lösungen und Halbleitern

In virtuellen Experimenten und Animationen auf der Teilchenebene wird die Stromleitung in Metallen (Teil 1), Lösungen (Teil 2) und Halbleitern (Teil 3 - im Test) mit und ohne Zufuhr von Wärmeenergie untersucht.

HTML5-Animation starten (Deutsch)

© R.-P Schmitz, M. W. Tausch

PGE (Photogalvanisches Element) - Bauanleitung und Animation zum Funktionsprinzip

PEC (Photoelektrochemische Zelle) - Bauanleitung und Animation zum Funktionsprinzip

Übersicht und funktionsweise der photoelektrochemischen Zelle in Wort und Bild.

Animation mit ruffle starten (Deutsch) Flash-Datei herunterladen (Deutsch)

© C. Bohrmann-Linde, M. W. Tausch

PEC (Photoelektrochemische Zelle) - Bauanleitung und Animation zum Funktionsprinzip

Übersicht, Zusammenbau und Funktionsweise der photoelektrochemischen Zelle in Wort und Bild.

Diese Animation wurde mit Hilfe von Godot erstellt.

HTML5-Animation starten (Godot-Runtime; Deutsch/Englisch)

© N. Meuter, C. Bohrmann-Linde, M. W. Tausch

Herstellung einer Titandioxid-Photoelektrode

Herstellung einer Titandioxid-Photoelektrode

In diesem Video wird die Herstellung einer Photoelektrode aus FTO-Glas und Titandioxid Schritt für Schritt gezeigt - von den benötigten Materialien über das Auftragen der Titandioxid-Schicht bis zum Sintern auf einer Heizplatte.

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Bau einer photogalvanischen 2-Topf-Zelle

Der Aufbau einer photogalvanischen Zwei-Topf-Zelle, analog zu einem Daniell-Element, wird in diesem Video beschrieben. Gegen Ende des Videos wird zusätzlich gezeigt, dass der Aufbau photosensibel ist, indem die Photoelektrode mit dem Licht einer Taschenlampe bestrahlt wird.

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Bau einer photogalvanischen 1-Topf-Zelle

In diesem Video wird der Aufbau und Betrieb einer photogalvanischen Zelle auf Titandioxid-Basis in einer 1-Topf-Konfiguration gezeigt.

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Bau einer photogalvanischen Kompaktzelle

In diesem Video wird der Aufbau und die Funktion einer photogalvanischen Kompaktzelle gezeigt.

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Anleitung zur Photosensibilisierung

Das Video zeigt, wie eine Titandioxid-basierte Photoelektrode mit Naturstoffen sensibilisiert werden kann.

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Betrieb eines Motors mit der photogalvanischen Kompaktzelle

Das Video zeigt kurz, wie eine photogalvanische Kompaktzelle nach Bestrahlung mit UV-Licht einen Motor antreibt.

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Antrieb eines Motors mit der photogalvanischen 1-Topfzelle

Antrieb eines Motors mit der photogalvanischen Eintopfzelle

Im Video wird gezeigt, wie ein Motor mit Hilfe der photogalvanischen Eintopfzelle, bei Bestrahlung mit Licht, angetrieben wird.

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Mit Himbeersaft sensibilisierte photogalvanische 1-Topfzelle

Mit Himbeersaft sensibilisierte photogalvanische Eintopfzelle

Im Video wird eine photoelektrode, die mit Himbeersaft photosensibilisiert wurde mit einer Verglichen, die nicht photosensibilisiert wurde. Der Unterschied zwischen beiden Elektroden wird bei Bestrahlung mit rotem Licht deutlich.

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Photogalvanische 1-Topfzelle mit Taschenlampen

Photogalvanische Eintopfzelle mit Taschenlampen

Im Video werden eine nicht sensibilisierte und eine sensibilisierte Photoelektrode bei Bestrahlung mit Licht verschiedener Wellenlängen aus LED-Taschenlampen miteinander verglichen.

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Kompaktzelle bei Sonnenbelichtung

Kompaktzellen bei Sonnenbelichtung

Es werden mehrere Kompaktzellen gezeigt, die bei Bestrahlung mit Sonnenlicht je einen Motor antreiben. Die Dauer, die der Motor läuft hängt dabei vom Elektrolyten und der Zellgeometrie ab.

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Aufbau und Untersuchung der Kompaktzelle

Aufbau und Untersuchung der Kompaktzelle

Im Video wird der Aufbau einer Kompaktzelle gezeigt und erklärt. Die hergestellte Kompaktzelle wird im Anschluss untersucht.

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Aufbau und Untersuchung der Gel-Kompaktzelle

Aufbau und Untersuchung der Gel-Kompaktzelle

Im Video wird der Aufbau einer Kompaktzelle, in der ein Gel-Elektrolyt auf Basis von Polyvinylalkohol PVA zum Einsatz kommt, gezeigt und erklärt. Die hergestellte Kompaktzelle wird im Anschluss untersucht.

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Aufbau und Untersuchung zweier parallel geschalteter Gel-Kompaktzellen

Aufbau und Untersuchung zweier parallel verschalteter Gel-Kompaktzellen

Zwei Gel-Kompaktzellen werden hergestellt, parallel verschaltet und ihre Leistung wird in dieser Anordnung untersucht.

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