Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mikroben als Stromlieferanten

25.06.2003


Neue Generation mikrobieller Brennstoffzellen erzeugt erstaunlich hohe Stromdichten



Brennstoffzellen könnten für viele Anwendungen die Energiequelle der Zukunft sein, etwa für Fahrzeuge. Die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie ohne den Umweg über eine Verbrennung ist es, was diese Technik so umweltfreundlich macht. Der Durchbruch in die Massenanwendung steht noch bevor, doch schon brüten schlaue Köpfe über neuartigen Konzepten für die übernächste Generation, die sogar mit nachwachsenden Rohstoffen auskommen soll: Mikrobielle Brennstoffzellen. Forschern von der Universität Greifswald ist nun ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur "Bio-Brennstoffzelle" geglückt.



Während "normale" Brennstoffzellen konventionelle Energieträger wie Methanol benötigen, nutzen die Bio-Brennstoffzellen die Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen zur Energiegewinnung. Ein geniales Konzept, dessen Umsetzung in die Praxis bisher allerdings an einer viel zu mageren Stromausbeute scheiterte. Ursache ist die ausgesprochen schwierige "Verdrahtung" der Mikroben mit dem Stromkreis. Uwe Schröder, Juliane Nießen und Fritz Scholz haben nun einen neuen Ansatz entwickelt, um die aus dem mikrobiellen Stoffwechsel "abgezapften" Elektronen auf die Elektroden zu übertragen. Während die Mikroorganismen munter in einem Tank Glucose verstoffwechseln - später sollen einmal pflanzliche Abfälle bis hin zu Klärschlämmen als "Futter" dienen -, wird die Fermentationsbrühe kontinuierlich durch einen separaten Anodenraum gepumpt. Dieser ist durch eine halbdurchlässige Membran vom Kathodenraum getrennt. Soweit noch nichts besonderes.

Der Clou dieser Bio-Brennstoffzelle ist die neuartige beschichtete Anode: Eine Platinelektrode oder eine mit Platin überzogene Graphitelektrode wird mit einer Schicht aus dem elektrisch leitfähigen Kunststoff Polyanilin überzogen. Diese Kunststoffschicht hat es in sich. Sie ist biokompatibel und elektrokatalytisch aktiv. Sie nimmt Elektronen aus dem Stoffwechsel der Bakterien auf, überträgt sie auf die Anode und ist so entscheidend am Stromfluss beteiligt. Aber das ist noch nicht alles. Während des Betriebs der Zelle entstehen bakterielle Stoffwechsel- sowie Nebenprodukte des elektrokatalytischen Oxidationsprozesses, die sich an einer unbeschichteten Anode anlagern und sie rasch desaktivieren. Der Kunststoff verlangsamt diesen Prozess deutlich, kann ihn jedoch nicht vollständig verhindern. Ein weiterer Trick schafft Abhilfe: Durch regelmäßige Spannungspulse werden die Ablagerungen chemisch umgesetzt und von der Anodenoberfläche abgelöst.

"Unsere neuartige Bio-Brennstoffzelle gibt kontinuierlich bis zu 1,5 mA/cm2 ab," berichtet Schröder. "Damit ist uns der Schritt vom Mikro- in den Milliampère-Bereich gelungen."

Kontakt:

Dr. U. Schröder
Institut für Chemie und Biochemie
Ernst Moritz Arndt Universität
Soldmannstr. 16
D-17489 Greifswald
Fax: (+49) 3834-864-451
E-mail: uweschr@uni-greifswald.de

Dr. Renate Hoer | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-greifswald.de
http://www.angewandte.org

Weitere Berichte zu: Anode Bio-Brennstoffzelle Brennstoffzelle Mikrobe Mikroorganismus

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Innovatives Messmodul zur Bestimmung der Inaktivierungsleistung von UV-Hygienisierungsanlagen
22.01.2018 | Institut für Bioprozess- und Analysenmesstechnik e.V.

nachricht TU Wien entwickelt neue Halbleiter-Bearbeitungstechnik
22.01.2018 | Technische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

Physiker haben eine lichtmikroskopische Technik entwickelt, mit der sich Atome auf der Nanoskala abbilden lassen. Das neue Verfahren ermöglicht insbesondere, Quantenpunkte in einem Halbleiter-Chip bildlich darzustellen. Dies berichten die Wissenschaftler des Departements Physik und des Swiss Nanoscience Institute der Universität Basel zusammen mit Kollegen der Universität Bochum in «Nature Photonics».

Mikroskope machen Strukturen sichtbar, die dem menschlichen Auge sonst verborgen blieben. Einzelne Moleküle und Atome, die nur Bruchteile eines Nanometers...

Im Focus: Optical Nanoscope Allows Imaging of Quantum Dots

Physicists have developed a technique based on optical microscopy that can be used to create images of atoms on the nanoscale. In particular, the new method allows the imaging of quantum dots in a semiconductor chip. Together with colleagues from the University of Bochum, scientists from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute reported the findings in the journal Nature Photonics.

Microscopes allow us to see structures that are otherwise invisible to the human eye. However, conventional optical microscopes cannot be used to image...

Im Focus: Vollmond-Dreierlei am 31. Januar 2018

Am 31. Januar 2018 fallen zum ersten Mal seit dem 30. Dezember 1982 "Supermond" (ein Vollmond in Erdnähe), "Blutmond" (eine totale Mondfinsternis) und "Blue Moon" (ein zweiter Vollmond im Kalendermonat) zusammen - Beobachter im deutschen Sprachraum verpassen allerdings die sichtbaren Phasen der Mondfinsternis.

Nach den letzten drei Vollmonden am 4. November 2017, 3. Dezember 2017 und 2. Januar 2018 ist auch der bevorstehende Vollmond am 31. Januar 2018 ein...

Im Focus: Maschinelles Lernen im Quantenlabor

Auf dem Weg zum intelligenten Labor präsentieren Physiker der Universitäten Innsbruck und Wien ein lernfähiges Programm, das eigenständig Quantenexperimente entwirft. In ersten Versuchen hat das System selbständig experimentelle Techniken (wieder)entdeckt, die heute in modernen quantenoptischen Labors Standard sind. Dies zeigt, dass Maschinen in Zukunft auch eine kreativ unterstützende Rolle in der Forschung einnehmen könnten.

In unseren Taschen stecken Smartphones, auf den Straßen fahren intelligente Autos, Experimente im Forschungslabor aber werden immer noch ausschließlich von...

Im Focus: Artificial agent designs quantum experiments

On the way to an intelligent laboratory, physicists from Innsbruck and Vienna present an artificial agent that autonomously designs quantum experiments. In initial experiments, the system has independently (re)discovered experimental techniques that are nowadays standard in modern quantum optical laboratories. This shows how machines could play a more creative role in research in the future.

We carry smartphones in our pockets, the streets are dotted with semi-autonomous cars, but in the research laboratory experiments are still being designed by...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

Veranstaltungen

Leichtbau zu Ende gedacht – Herausforderung Recycling

23.01.2018 | Veranstaltungen

Die Flugerprobung des Airbus A320neo

23.01.2018 | Veranstaltungen

15. BF21-Jahrestagung „Mobilität & Kfz-Versicherung im Fokus“

22.01.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Optisches Nanoskop ermöglicht Abbildung von Quantenpunkten

23.01.2018 | Physik Astronomie

Neue Formeln zur Erforschung der Altersstruktur nicht-linearer dynamischer Systeme

23.01.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Dreifachblockade am Glioblastom

23.01.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics