Philipp Seyrling, Mitglied des Science Club der FvSS, hat am Dienstag, den 14.2.2012, mit seinem Beitrag zur Grätzelzelle erfolgreich am Regionalentscheid „Jugend forscht“ teilgenommen. Er belegte mit seiner Arbeit zur Optimierung der Grätzelzelle den 2. Platz in der Kategorie Chemie.
Die Technik der Grätzelzelle ist seit längerem bekannt. Sie nutzt die photochemischen Prozesse im grünen Blattfarbstoff Chlorophyll zur Stromgewinnung. Dabei wird der Pflanzenfarbstoff isoliert und zwischen zwei besonders präparierte leitende Glasplatten aufgebracht. Bei Belichtung fließt ein Strom, der letztlich für einen Verbraucher benutzt werden kann. Problematisch war immer, dass sich der Pflanzenfarbstoff schnell zersetzt und dadurch die Haltbarkeit der Zellen recht gering ist. Hier setzten die Ideen von Philipp an.
Trotz starker Konkurrenz konnte seine Arbeit zur Verbesserung des Elektrolyten, der Farbstoffkombination und der Optimierung des Sinterungsprozesses der Grätzelzelle überzeugen. Neben umfangreichen praktischen Arbeiten und hat Philipp eine ausführliche und fundierte theoretische Überlegung zur Funktion und den einzelnen Verbesserungsansätzen vorgelegt. Über Wochen hat er, jeweils donnerstags im Rahmen des Science Club, Versuchsreihen durchgeführt, bei denen er mit verschiedenen Lösungsmitteln die Extraktion von Pflanzenfarbstoffen verbessert hat, die leitende Titandioxidschicht der Zellen so umgebaut hat, dass ihre Leitfähigkeit verbesser wurde und den Einsatz eines festen statt eines flüssigen Elektrolyten erprobt. Insbesondere der Ersatz des flüssigen Elektrolyten durch einen festen Elektrolyten hat die Haltbarkeit der Zelle stark erhöht. Der Einsatz verschiedener Farbstoffkombinationen hat dafür gesorgt, dass die Stromausbeute verbessert wurde und das gesamte Spektrum des sichtbaren Lichts absorbiert werden konnte.
So konnte Philipp zeigen, dass sich bei Einsatz der Farbstoffkombination aus Chlorophyll und Carotin die Stromausbeute der 1cm x 2,5cm großen Zellen von 0,9mA auf 1,4mA erhöht hat. Interessant war vor allen Dingen, dass sich die theoretisch aus den einzelnen Absorptionsspektren ermittelten Werte tatsächlich erreichen ließen.
Auch wenn die Optimierung des Sinterungsprozesses nicht die erhofften Ergebnisse erbrachte, war doch der Ersatz des flüssigen Elektrolyten durch eine mit NH4Cl dotierte Titandioxidschicht sehr erfolgreich. Unter anderem durch den Wegfall des Wassers konnte die Haltbarkeit der Pflanzenfarbstoffe signifikant verlängert werden. Insgesamt, so der Eindruck des erfolgreichen Philipp Seyrling, hat sich der Aufwand mehr als gelohnt. „Ich kann jedem, der Spaß an der Lösung von naturwissenschaftlichen Fragen hat, die Teilnahme nur empfehlen. Man trifft interessante Leute, erfährt viel Neues und lernt mit jeder Menge Aufregung und Spannung umzugehen!“
