Fortbildungen  im Rahmen des Lehrerfortbildungszentrums der Didaktik der Chemie der Universität Frankfurt am Main: http://www.chemielehrerfortbildung.uni-frankfurt.de/index.html 

Alle Projekte unserer Arbeitsgemeinschaft in den letzten Jahren wurden unterstützt durch die Schulpartnerschaft des Fonds der Chemischen Industrie FCI.

Auch 2010/11 ist unsere AG wieder aktiv. Drei SchülerInnen aus der Bettina- und der Max-Beckmann-Schule (Leistungskurs Physik in Klasse 13) haben nach einer Vorschrift im Internet http://www.chemiedidaktik.uni-wuppertal.de/ organische Leuchtdioden (OLED's) gebaut und untersuchen diese. Ziel ist den Effekt der Lichtemission umzukehren und organische Solarzellen zu bauen. Dies ist gelungen. Mittlerweile haben sie den Landeswettbewerb "Jugend forscht" bei der Fa. Merck in Darmstadt gewonnen. Der Bundeswettbewerb 2011 in Kiel war sehr erfolgreich! Sie erreichten einen 5. Platz in Chemie, weiterhin zwei Sonderpreise: den Zukunftstechnologiepreis (1500 Euro) der Bundesbildungsministerin, Preis für nachhaltige Entwicklung (1000 Euro) des FCI. Herzlichen Glückwunsch!

    Film dazu!  

Vier Plastiksolarzellen treiben einen Elektromotor!  Als Puffer dient ein Doppelschichtkondensator

2010 ist eine Gruppe aus dem 13. Schuljahr bei Jugend forscht mit einem Projekt "Enzymelektroden: Sensor auf Glucose" aktiv. Interessant ist, dass alle aus einem Grundkurs Chemie bzw. Biotechnologie entstammen. Die ganzen Herbst- und Weihnachtsferien tüftelten sie an dieser Aufgabe. Es gelang ihnen, das Enzym Glucoseoxidase auf einer Polypyrrolmembran zu immobilisieren. Dies wurde sowohl optisch als auch ampérometrisch detektiert. Im Regionalwettbewerb am 12. 2.2010 in Lollar erreichten sie den 1. Platz in der Sparte Chemie. 

Auch 2009 ist die Max-Beckmann-Schule bei Jugend forscht angetreten. Im Landeswettbewerb bei Merck erreichte Alexej Grjasnow mit einem Projekt  "Folding of the N Terminus of Serotonin Transporters"  den 1. Platz in Chemie. Die Arbeit wurde in den USA während eines Gastaufenthalts an der Vanderbilt Universität angefertigt. Herzlichen Glückwunsch! 

Laura Babel erreichte mit einer Arbeit zur spannungsgesteuerten Bewegung von Polypyrrolmembranen den zweiten Platz. Auch hier herzlichen Glückwunsch!

Polypyrrolmembranen bewegen sich durch innermolekulare Ladungsunterschiede, wenn Spannungen angelegt werden. Sie schrumpfen oder quellen. 

Im Bundeswettbewerb 2008 in Bremerhaven erreichte das Projekt "Strom aus Joghurt" einen respektablen 4. Platz und den Preis des Fonds der Chemischen Industrie e.V.. Herzlichen Glückwunsch an Sebastian Spohner und Alexej Grjasnow. Bild dazu!

Nach dem 2, Platz im Bundeswettbwerb 2006 in Freiburg mit dem Thema "Graetzelzellen", jetzt wieder erfolgreich!

Alexej und Sebastian haben ihr Projekt am 27. 5. 08 bei Stefan Raab in TV Total vorgestellt: Link dazu: http://tvtotal.prosieben.de/tvtotal/videos/player/?contentId=19773#top 

Aktuelle Projekte der Max-Beckmann-Schule, Frankfurt am Main   

Aktuell haben wir das Projekt aus dem Jahr 2005 wieder aufgenommen. Damals hatten wir gezeigt, dass Coli- Bakterien in der Lage sind in Brennstoffzellen direkt elektrische Energie mit Leistungen im mWatt-Bereich zu erzeugen. Nun haben wir verschiedene Mikroorganismen untersucht, u. a. Lactobacillen (lactobacillus casei), also einfache Joghurt- Bakterien. Daher heißt das Projekt: "Strom aus Joghurt".  Hinter diesem Projekt steckt eine ausgefeilte Analytik (HPLC, Enzymanalytik), mit der gezeigt werden konnte, dass bestimmte Stoffwechselprodukte durch bakterielle Aktivitäten entstehen und diese auch für die Leistung verantwortlich sind. Dieser Nachweis stellt eine fundierte wissenschaftliche Arbeit dar. 

Weiterhin bringt der  Einsatz von Elektroden aus nanostrukturiertem Polypyrrol   eine Optimierung der Leistung. 

Durch unsere Untersuchungen  der Gärprodukte („Brennstoffe“)  konnte nachgewiesen werden,  dass nicht der bei der Gärung auch entstehende Wasserstoff, sondern hauptsächlich Lactat   die Brennstoffzelle mit Brenn-Material versorgen. Allerdings kann Lactat nicht allein den Elektronentranfer leisten, sondern es bedarf noch eines Reduktons, wie z. B. Vitamin C oder bei E. coli Gluthathion (GluSH) als Elektronenshuttle. Dies wurde in der aktuellen Jugend forscht Arbeit  mittels HPLC gezeigt.

Dies sind die beiden miteinander gekoppelten Prozesse. GluSH gibt die Elektronen an die Elektrode ab.

Mit diesem Projekt hat unsere AG wieder den Landeswettbewerb "Jugend forscht" in der Sparte Chemie gewonnen.  

Milchsäurebakterien auf einer Lactose/ChinablauAgarplatte

Film dazu

2006 haben wir in unserer Arbeitsgemeinschaft weitere regenerative Energiewandler untersucht, Graetzelzellen - Solarzellen, welche die Fotosynthese hinter einer Glasplatte nachempfinden. Sie wandeln wie bei der Fotosynthese der Pflanzen Sonnenlicht durch Absorption mit Farbstoffen (Anthocyane) in Energie um, allerdings direkt in elektrische Energie nicht in ATP bzw. Glucose. Wir haben mit relativ kleinen Platten von 10 mal 5 cm Leistungen um 2 mWatt erreicht, genug um einen Kleinmotor anzutreiben. Sebastian und Alexej errangen damit den 2. Platz   im Bundeswettbewerb Jugend forscht  im Fach Chemie.

Filmdokumentation dazu bitte hier klicken! Weitere Informationen unter Neuigkeiten!

Bei diesen Arbeiten haben wir erkannt, dass eine gleichmäßige Beschichtung entscheidend für die Leistung der Graetzelzelle ist. Darum haben wir einen einfachen Tintenstrahl- Drucker präpariert, mit dem wir Platten homogen beschichten können. Filmdokument hier!

Gleichzeitig haben wir hiermit auch die Möglichkeit mit leitfähigen Polymeren wie Polypyrrol Leiterbahnen zu drucken. Mit dem Programm Illustrator entwarfen  wir die Leiterbahnen, der Drucker druckt sie auf Papier, Folien oder Glas. Damit sind wir auch 2007 bei Jugend forscht im Landeswettbwerb Hessen in Darmstadt. Weiterführende Experimente zur Herstellung von Kunststoffsolarzellen sind in Arbeit.

Bedruckte Kunststoffplatte

Zwei Graetzelzellen im Vergleich bei normaler Raumbeleuchtung, rechts wurde die Kathode modifiziert, was zwar zu geringeren Spannungen führt, aber zu wesentlich höheren Stromstärken. Die Leistung der Zelle vergrößert sich erheblich.

Projekte des letzten Jahres

Axel Jäger hat eine bakterielle Brennstoffzelle entwickelt, die er auf dem Landeswettbewerb Jugend forscht  am 17. und 18. März 2005 in Darmstadt  bei der Fa. Merck vorgestellt hat. Er hat mit diesem Projekt den Landeswettbewerb in Chemie gewonnen und  im Bundeswettbewerb in Dortmund den 5, Platz in Chemie belegt. Gewonnen hat er auch einen 6 wöchigen Studienaufenthalt in den USA.

Die Arbeitsgemeinschaft stellt sich vor! 

Sie liefert Leistungen im Milliwattbereich und beruht nur auf der Gärungsaktivität von Colibakterien und einem Oxidationsmittel. Zum Betreiben eines CD-Player-Motors reicht auf der Kathodenseite Luft als Oxidationsmittel. Vier dieser "Biobrennstoffzellen" zu einem "Stack" vereinigt liefern sogar elektrische Energie zum Betreiben einer LED. Als Grundsystem wurde eine Zelle von National Centre for Biotechnology Education (NCBE) verwendet. Allerdings wurde der innere Aufbau (Elektrodenmaterial. Polymerelektrolytmembran) völlig verändert.

                    Biobrennstoffzelle in Aktion                                     offene Zelle                               

                        Modellskizze der NCBE-Zelle                           Stack aus 4 Zellen 

Die Gruppe erreichte beim Regionalwettbewerb bei Mainova in Frankfurt den ersten Platz in Biologie und hat ihr Projekt auch auf dem Landeswettbewerb in Darmstadt vorgestellt. Sie erreichte damit den zweiten Platz in Biologie.

Entwicklung des Purpurkomplexes bei R. capsulatus innerhalb einer Woche unter anaeroben Bedingungen und Einstrahlen von weißem Licht (150 W). Erst beim letzten Entwicklungsstadium wird Wasserstoff produziert.