叶绿素电池方案.doc

叶绿素电池的制作和优化课题来源将太阳能直接转变为电能，是人类开发新能源的一个重要课题在高中《生命 科学》第一册，我们学习了光合作用的基本原理，植物能够通过叶绿素把太阳能先 转化成电能，再转变成化学能贮存起来如果我们能够利用植物叶绿素进行光电转 化的特性，设计一种叶绿素电池，可能会比现有的太阳能硅电池更加环保，成本也 更低小球藻(Chlorella v ul gar is )为绿藻门(Chlorophyta)小球藻属 (Chlorella)普生性单细胞藻，利用光能自养，生物量大，对生长条件要求简单, 环境耐受性强，繁殖速率高，单位光照面积的水域培养小球藻的生物量是高等植物 的数倍小球藻中叶绿素含量为2000毫克一一7000毫克，是自然界中叶绿素含量 最高的种类所以本实验选取小球藻作为叶绿素的提取来源实验部分一、 材料和仪器材料：小球藻，丙酮，蔗糖，乙醍，石油酰，无水乙醇，异辛烷，HAc-NaAc缓 冲溶液，氢醒，抗坏血酸，聚乙烯醇，二次蒸馅水，Sn02透光导电玻璃，高纯度抛 光铝片仪器：研钵，漏斗，烧杯，层析柱，滤纸，pH试纸，分光光度计，白炽灯光源, 恒电势仪，微电流仪配方：(1) HAc—NaAc缓冲溶液公式 pH=pKa+lg([AC]/[HAC]), IIAC 的 pKa二4. 74,计算得[AC]/[HAC] =0. 057544(2) 铝片抛光硫酸：磷酸：水=1： 1： 1 (大概)，温度80 C,屯流密度0. 5A/cm2, t=5min二、 方法1、提取叶绿素a(1) 提取叶绿素取小球藻液，3500rprn、5min离心，弃去上清液。

取10g沉淀，置于研钵内， 加入2ml丙酮，迅速研磨成匀浆；然后再加入20ml丙酮充分研磨在一玻璃漏斗底部垫一滤纸，将匀浆通过滤纸过滤至小烧杯中，再用少量的丙 酮冲洗叶片残渣及研钵，合并滤液2) 层析柱的制备(有文献报道碳酸镁作固定相效率更高)选取至今未1. 5cm的玻璃试管，割去底部，制成长15cm的圆柱作层析柱用两 片滤纸封住圆柱底部，用橡皮筋勒紧将干燥的蔗糖装成105的层析柱，在固定相 上加一片大小合适的圆形滤纸，使其与固定相贴紧，用玻璃棒压平压实3）分离叶绿素a取适量滤液小心均匀地倒在层析柱顶部的滤纸上，使其通过滤纸慢慢渗入固定 相中然后加入50ml的乙醍-石油醍（体积比1： 9）溶液作为展开剂待色带明显 分开后，将蓝绿色带从层析柱中取出，用无水乙醇（丙酮）溶解，将所得溶液真空 抽干得叶绿素膈2、 叶绿素二水多聚体的制取（1） 将叶绿素a的丙酮溶液逐滴加入水中，待丙酮挥发后，在水面上即得片状 叶绿素a （称为微晶态叶绿素a） o（2） 用分光光度计测定此叶绿素a的异辛烷溶液的吸收光谱，与文献报导对照 一致（743. Inm处有强吸收峰），则这是叶绿素a的二水多聚体，以（Chia • 2H20） 表示。

3、 叶绿素二水多聚体电极的制备将一定量的叶绿素a二水多聚体溶于异辛烷中，将SnOz透光导屯玻璃（FTO） 和高纯度抛光铝片插入溶液中，SnOz导电玻璃作负极，铝片作正极，在1000V/cm的 电场强度下沉积lOmin,叶绿素a二水多聚体均匀沉积于Sn（h导电玻璃上，水洗干 燥后即得叶绿素a二水多聚体电极将叶绿素a电极和对电极于pH 3.5的HAc—NaAc缓冲溶液中恒温稳定10 min , 用恒电势仪测量叶绿素电极相对于对电极的静止电位（V暗），接着用150W带稳压器 的白炽灯照射叶绿素电极Imin ,测量这时的静止电位（V光）.二者之差A V = V V 暗为该电极的光感电位类似地，用微电流仪测量电池的暗电流和光电流（分别记作 I暗和I光），二者之差△ I = I光- I暗叫做光感电流5、不同导电液体系对光感电位的影响（1） 不同浓度氢醍的影响氢醒在光合作用电子传递链中是给屯子体，在pH 3.5的IIAc—NaAc缓冲溶液 中分别加入浓度为0. 005mol/L和0. Imol/L的氢醒溶液，分别测定加入这两种浓度 氢醍后的导电液体系下，叶绿素电池的光感电位2） 抗坏血酸的影响叶绿素a容易被氧化而失去活性，加入抗坏血酸（维生素C）可以抗氧化。

在 pH 3. 5的HAc—XaAc缓冲溶液中加入lmol/L的抗坏血酸溶液，测定这种导电液体 系下，叶绿素电池的光感电位3） 聚乙烯醇IIAc—NaAc缓冲溶液是无机导电液，聚乙烯醇的水溶液是有机导电液将两个 电极插入聚乙烯醇的水溶液中，测定在有机导电液体系下，叶绿素电池的光感电位通过研究不同导电液体系对光感电位的影响，总结出最佳的导电液体系，设计 制作一个叶绿素盒式电池。