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 Linearpotentiometer LRW2/3 - Höchste Präzision bei vielen Messpunkten
17.05.2017 | WayCon Positionsmesstechnik GmbH

nachricht Neues 100 kW-Wechselrichtermodul für B6-Standard halbiert Gewicht und Volumen
17.05.2017 | Fraunhofer Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik IWES

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: Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

Zweidimensionale magnetische Strukturen gelten als vielversprechendes Material für neuartige Datenspeicher, da sich die magnetischen Eigenschaften einzelner Molekülen untersuchen und verändern lassen. Forscher haben nun erstmals einen hauchdünnen Ferrimagneten hergestellt, bei dem sich Moleküle mit verschiedenen magnetischen Zentren auf einer Goldfläche selbst zu einem Schachbrettmuster anordnen. Dies berichten Wissenschaftler des Swiss Nanoscience Institutes der Universität Basel und des Paul Scherrer Institutes in der Wissenschaftszeitschrift «Nature Communications».

Ferrimagneten besitzen zwei magnetische Zentren, deren Magnetismus verschieden stark ist und in entgegengesetzte Richtungen zeigt. Zweidimensionale, quasi...

Im Focus: Neuer Ionisationsweg in molekularem Wasserstoff identifiziert

„Wackelndes“ Molekül schüttelt Elektron ab

Wie reagiert molekularer Wasserstoff auf Beschuss mit intensiven ultrakurzen Laserpulsen? Forscher am Heidelberger MPI für Kernphysik haben neben bekannten...

Im Focus: Wafer-thin Magnetic Materials Developed for Future Quantum Technologies

Two-dimensional magnetic structures are regarded as a promising material for new types of data storage, since the magnetic properties of individual molecular building blocks can be investigated and modified. For the first time, researchers have now produced a wafer-thin ferrimagnet, in which molecules with different magnetic centers arrange themselves on a gold surface to form a checkerboard pattern. Scientists at the Swiss Nanoscience Institute at the University of Basel and the Paul Scherrer Institute published their findings in the journal Nature Communications.

Ferrimagnets are composed of two centers which are magnetized at different strengths and point in opposing directions. Two-dimensional, quasi-flat ferrimagnets...

Im Focus: XENON1T: Das empfindlichste „Auge“ für Dunkle Materie

Gemeinsame Meldung des MPI für Kernphysik Heidelberg, der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, der Johannes Gutenberg-Universität Mainz und der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster

„Das weltbeste Resultat zu Dunkler Materie – und wir stehen erst am Anfang!“ So freuen sich Wissenschaftler der XENON-Kollaboration über die ersten Ergebnisse...

Im Focus: World's thinnest hologram paves path to new 3-D world

Nano-hologram paves way for integration of 3-D holography into everyday electronics

An Australian-Chinese research team has created the world's thinnest hologram, paving the way towards the integration of 3D holography into everyday...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

14. Dortmunder MST-Konferenz zeigt individualisierte Gesundheitslösungen mit Mikro- und Nanotechnik

22.05.2017 | Veranstaltungen

Branchentreff für IT-Entscheider - Rittal Praxistage IT in Stuttgart und München

22.05.2017 | Veranstaltungen

Flugzeugreifen – Ähnlich wie PKW-/LKW-Reifen oder ganz verschieden?

22.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Myrte schaltet „Anstandsdame“ in Krebszellen aus

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Hauchdünne magnetische Materialien für zukünftige Quantentechnologien entwickelt

22.05.2017 | Physik Astronomie

Wie sich das Wasser in der Umgebung von gelösten Molekülen verhält

22.05.2017 | Biowissenschaften Chemie