1. Qumica Verde, Prctica: Celda solar de Gratzel (Vidrio conductor)

2. Introduccin Las celdas solares son dispositivos que convierten la energa solar en electricidad, ya sea directamente va el efecto fotovoltaico, o indirectamente mediante la previa conversin de energa solar a calor o a energa qumica. La luz solar pasa a travs del electrodo simple, y el tinte impregnado en el electrodo compuesto absorbe la luz. Cuando una molcula del tinte absorbe la luz, un electrn pasa a tener un estado excitado y puede saltar desde el tinte a la banda de conduccin del TiO2. En el electrodo compuesto, el electrn se difunde desde el TiO2 hacia el vidrio conductor. Desde all, el electrn es llevado mediante un cable conductor hacia el electrodo simple. 3. Despus de haber perdido un electrn la molcula del tinte se encuentra oxidada, es decir, tiene un electrn menos que antes. La molcula del tinte recupera su estado inicial cuando el electrn es reinyectado a travs del electrodo simple. De esta manera el proceso se transforma en un ciclo que genera una corriente elctrica. 4. Al llegar la luz al colorante S ste tiende a excitarse de tal manera que presenta la facilidad de perder un electrn y donarlo a alguien que lo acepte. TiO2|S + hv TiO2|S* TiO2|S* TiO2|S+ + e- Al cerrar el circuito el colorante recupera su electrn TiO2|S+ + e- TiO2|S Junto a la matriz nanoporosa, se deposita un electrolito que puede ser Yoduro o bien algn otro que presente facilidad para recibir el electrn que donara el colorante excitado S TiO2|S+ + 3/2I- TiO2|S + 1/2 I3- I3- + 2e- 3I- S+ + I- S + I. (Radical) 2I. I2 I2 + I- I3- 5. La celda solar Graetzel tambin conocida como clula solar sensibilizada por colorante produce electricidad mediante un principio foto-electro-qumico, cambiando la energa lumnica en energa elctrica. Se trata de una aplicacin de la Binica, cuya funcin tambin se denomina celda electroqumica de color. 6. Objetivo Aplicar los principios de la qumica verde en una clula solar, funcional y probar su viabilidad. Elaborar una celda solar, mediante un proceso electroqumico que anlogamente transforma la energa del sol usando los colorantes provenientes de vegetales. 7. Materiales y Equipos Trozos cuadrados de Vidrio conductor* Pasta de dixido de titanio (TiO2) nanocristalino Portaobjetos. Hidrxido de potasio Etanol Mortero con su pistilo Varilla de vidrio Vaso de precipitado 250 mL. Caja Petri mediana Jugo de zarzamoras machacadas, frambuesas, semillas de granada o t de hibiscos rojo Grafito en polvo Mechero Clips metlicos. Pinzas para mechero 8. Procedimiento: Celda Solar 1-Moler el dixido de titanio en un mortero junto al disolvente (agua) 2-La pasta se extiende por todo el cristal dejando una fina capa, y se deja secar muy bien. 3-Sumergir el cristal con dixido de titanio en el tinte natural. Remojar la pelcula por unos minutos hasta alcanzar un color intenso. 4-Lavar la pelcula con etanol y secar suavemente con una tela absorbente. 5-Tomamos el otro trozo de cristal y pintando con un lpiz de grafito. Para identificar el lado conductor del vidrio puede utilizarse un voltmetro. 6-Unir las dos partes con unas pinzas y agregar el electrolito (Yodo). Dejar salir los bordes de cada placa, estas servirn de punto de contacto para extraer la electricidad. 10 (1,12) 10 (5) 10 (12) 10 (8,1, 7) 9. 1. Prevencin de residuos txicos y uso de qumicos seguros- Totalmente verde 2. Uso de qumicos seguros-Totalmente verde 3. Uso de disolventes seguros-Totalmente verde 4. Prevencin, Reduccin de derivados, uso de materias primas renovables-Totalmente verde 10. Visin verde La energa solar no es aprovechada a su mximo potencial, al ser el sol una fuente de energa virtualmente inagotable, el problema radica ms bien en los componentes usados en la transformacin de esta energa luminosa y el impacto de estos en el medio ambiente, por lo que deben buscarse procesos que cumplan con los principios de la qumica verde, sobretodo en trminos de eficiencia. 11. Preguntas En que consiste el efecto fotovoltaico? Qu electrolito puede utilizarse y escribe su reaccin? Menciona los materiales de la practica Qu es una celda Graetzel? Por qu es verde el proceso?