葉綠素電池方案

《葉綠素電池方案》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、葉綠素電池的制作和優(yōu)化課題來源將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，是人類開發(fā)新能源的一個(gè)重要課題。在高中《生命科學(xué)》第一冊，我們學(xué)習(xí)了光合作用的基本原理，植物能夠通過葉綠素把太陽能先轉(zhuǎn)化成電能，再轉(zhuǎn)變成化學(xué)能貯存起來。如果我們能夠利用植物葉綠素進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化的特性，設(shè)計(jì)一種葉綠素電池，可能會比現(xiàn)有的太陽能硅電池更加環(huán)保，成本也更低。小球藻(Chlorellavulgaris)為綠藻門(Chlorophyta)小球藻屬(Chlorella)普生性單細(xì)胞藻,利用光能自養(yǎng),生物量大,對生長條件要求簡單,環(huán)境耐受性強(qiáng),繁殖速率高,單位光照面積的水域培養(yǎng)小球藻的

2、生物量是高等植物的數(shù)倍。小球藻中葉綠素含量為2000毫克——7000毫克，是自然界中葉綠素含量最高的種類。所以本實(shí)驗(yàn)選取小球藻作為葉綠素的提取來源。實(shí)驗(yàn)部分一、材料和儀器材料：小球藻，丙酮，蔗糖，乙醚，石油醚，無水乙醇，異辛烷，HAc—NaAc緩沖溶液，氫醌，抗壞血酸，聚乙烯醇，二次蒸餾水，SnO2透光導(dǎo)電玻璃，高純度拋光鋁片。儀器：研缽，漏斗，燒杯，層析柱，濾紙，pH試紙，分光光度計(jì)，白熾燈光源，恒電勢儀，微電流儀。配方：（1）HAc—NaAc緩沖溶液公式pH=pKa+lg([AC]/[HAC])，HAC的pKa=4.74，計(jì)算得[AC

3、]/[HAC]=0.057544（2）鋁片拋光硫酸：磷酸：水=1：1：1（大概），溫度80°C，電流密度0.5A/cm2，t=5min二、方法1、提取葉綠素a（1）提取葉綠素取小球藻液，3500rpm、5min離心,棄去上清液。取10g沉淀，置于研缽內(nèi)，加入2ml丙酮，迅速研磨成勻漿；然后再加入20ml丙酮充分研磨。在一玻璃漏斗底部墊一濾紙，將勻漿通過濾紙過濾至小燒杯中，再用少量的丙酮沖洗葉片殘?jiān)把欣彛喜V液。（2）層析柱的制備（有文獻(xiàn)報(bào)道碳酸鎂作固定相效率更高）選取至今未1.5cm的玻璃試管，割去底部，制成長15cm的圓柱作層析柱。

4、用兩片濾紙封住圓柱底部，用橡皮筋勒緊。將干燥的蔗糖裝成10cm的層析柱，在固定相上加一片大小合適的圓形濾紙，使其與固定相貼緊，用玻璃棒壓平壓實(shí)。（3）分離葉綠素a取適量濾液小心均勻地倒在層析柱頂部的濾紙上，使其通過濾紙慢慢滲入固定相中。然后加入50ml的乙醚-石油醚（體積比1：9）溶液作為展開劑。待色帶明顯分開后，將藍(lán)綠色帶從層析柱中取出，用無水乙醇（丙酮）溶解，將所得溶液真空抽干得葉綠素a。2、葉綠素二水多聚體的制?。?）將葉綠素a的丙酮溶液逐滴加入水中,待丙酮揮發(fā)后,在水面上即得片狀葉綠素a(稱為微晶態(tài)葉綠素a)。（2）用分光光度計(jì)測

5、定此葉綠素a的異辛烷溶液的吸收光譜，與文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)對照一致（743.1nm處有強(qiáng)吸收峰），則這是葉綠素a的二水多聚體,以（Chla·2H2O）表示。3、葉綠素二水多聚體電極的制備將一定量的葉綠素a二水多聚體溶于異辛烷中，將SnO2透光導(dǎo)電玻璃（FTO）和高純度拋光鋁片插入溶液中，SnO2導(dǎo)電玻璃作負(fù)極，鋁片作正極，在1000V/cm的電場強(qiáng)度下沉積10min，葉綠素a二水多聚體均勻沉積于SnO2導(dǎo)電玻璃上，水洗干燥后即得葉綠素a二水多聚體電極。4、光感電位的測量將葉綠素a電極和對電極于pH3.5的HAc—NaAc緩沖溶液中恒溫穩(wěn)定10min,

6、用恒電勢儀測量葉綠素電極相對于對電極的靜止電位(V暗),接著用150W帶穩(wěn)壓器的白熾燈照射葉綠素電極1min,測量這時(shí)的靜止電位(V光).二者之差ΔV=V光-V暗為該電極的光感電位。類似地，用微電流儀測量電池的暗電流和光電流(分別記作I暗和I光),二者之差ΔI=I光-I暗叫做光感電流。5、不同導(dǎo)電液體系對光感電位的影響（1）不同濃度氫醌的影響氫醌在光合作用電子傳遞鏈中是給電子體，在pH3.5的HAc—NaAc緩沖溶液中分別加入濃度為0.005mol/L和0.1mol/L的氫醌溶液，分別測定加入這兩種濃度氫醌后的導(dǎo)電液體系下，葉綠素電池的光

7、感電位。（2）抗壞血酸的影響葉綠素a容易被氧化而失去活性，加入抗壞血酸（維生素C）可以抗氧化。在pH3.5的HAc—NaAc緩沖溶液中加入1mol/L的抗壞血酸溶液，測定這種導(dǎo)電液體系下，葉綠素電池的光感電位。（3）聚乙烯醇HAc—NaAc緩沖溶液是無機(jī)導(dǎo)電液，聚乙烯醇的水溶液是有機(jī)導(dǎo)電液。將兩個(gè)電極插入聚乙烯醇的水溶液中，測定在有機(jī)導(dǎo)電液體系下，葉綠素電池的光感電位。通過研究不同導(dǎo)電液體系對光感電位的影響，總結(jié)出最佳的導(dǎo)電液體系，設(shè)計(jì)制作一個(gè)葉綠素盒式電池。