Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Längeres Leben für Bioelektroden

26.04.2019

Proteine, die an der Fotosynthese beteiligt sind, lassen sich nutzen, um kostengünstig und effizient Strom aus Sonnenenergie herzustellen. Doch obwohl diese Proteine wie das Photosystem I von Natur aus robust sind, ist die Lebensdauer isolierter Proteinkomplexe in halbkünstlichen Elektroden deutlich kürzer. Deswegen ist die technologische Anwendung solcher Bioelektroden noch begrenzt. Ein Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum (RUB) hat jetzt gezeigt, dass der Betrieb in sauerstofffreier Umgebung die Lebensdauer der Bioelektrode deutlich verlängert.

Das Team um Dr. Fangyuan Zhao, Dr. Adrian Ruff, Dr. Felipe Conzuelo und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Zentrum für Elektrochemie sowie Prof. Dr. Matthias Rögner vom Lehrstuhl für Pflanzenbiochemie berichtet im „Journal of the American Chemical Society“.


Wolfgang Schuhmann, Fangyuan Zhao, Adrian Ruff und Felipe Conzuelo (von links) sorgen für langlebige Bioelektroden.

© RUB, Marquard (Dieses Foto darf nur für eine Berichterstattung mit Bezug zur Ruhr-Universität Bochum im Kontext dieser Presseinformation verwendet werden.)

Grüne Energie nutzen

„Um nachhaltig und effizient Energie zu erzeugen, müssen wir die Prozesse, die die Lebensdauer von Technologien zur Umwandlung erneuerbarer Energien begrenzen, nicht nur verstehen, sondern auch überwinden“, sagt Wolfgang Schuhmann. Der Einsatz von Proteinkomplexen, die an der Photosynthese von Pflanzen beteiligt sind, ist dabei von besonderem Interesse. Zum einen setzen diese Proteine sehr effizient solare in elektrische Energie um, zum anderen sind sie in großem Maßstab in der Natur verfügbar.

Sauerstoff ist schuld

Die Forscher haben bereits in vorangegangenen Arbeiten gezeigt, dass beim Betrieb der Bioelektrode reaktive Moleküle entstehen, die das Photosystem I schädigen und für die begrenzte Lebensdauer der Bioelektrode verantwortlich sind. Diese reaktiven Spezies entstehen durch Sauerstoff, der als Elektronenakzeptor fungiert. „Daher haben wir das Design von Bioelektroden vorgeschlagen, die in einer sauerstofffreien Umgebung arbeiten“, erklärt Felipe Conzuelo.

Schritt zur Anwendung

Tests haben nun belegt, dass sich die Lebensdauer der Bioelektroden unter Ausschluss von Sauerstoff gegenüber dem Betrieb unter dem Einfluss von Sauerstoff deutlich erhöht. „Wir haben damit einen wichtigen Schritt zur effizienten Entwicklung und späteren Anwendung von Photobioelektroden zur Energieumwandlung gemacht“, so Fangyuan Zhao.
Förderung

Die Arbeiten wurden unterstützt von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Exzellenzclusters Resolv (EXC 2033 Projektnummer 390677874) sowie der deutsch-israelischen Projektkooperation im Projekt „Nanoengineered optoelectronics with biomaterials and bioinspired assemblies“.

Redaktion: Meike Drießen

Wissenschaftliche Ansprechpartner:

Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann
Analytische Chemie
Zentrum für Elektrochemie
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 26200
E-Mail: wolfgang.schuhmann@rub.de

Dr. Felipe Conzuelo
Analytische Chemie
Zentrum für Elektrochemie
Fakultät für Chemie und Biochemie
Ruhr-Universität Bochum
Tel.: 0234 32 25474
E-Mail: felipe.conzuelo@rub.de

Originalpublikation:

Fangyuan Zhao, Adrian Ruff, Matthias Rögner, Wolfgang Schuhmann, Felipe Conzuelo: Extended operational lifetime of a photosystem-based bioelectrode, in: Journal of the American Chemical Society, 2019, DOI: 10.1021/jacs.8b13869

Dr. Julia Weiler | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forschungsprojekt zum Insektenschwund in Naturschutzgebieten startet
21.05.2019 | Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V.

nachricht Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs
21.05.2019 | Technische Universität München

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Chaperone halten das Tumorsuppressor-Protein p53 in Schach: Komplexer Regelkreis schützt vor Krebs

Über Leben und Tod einer Zelle entscheidet das Anti-Tumor-Protein p53: Erkennt es Schäden im Erbgut, treibt es die Zelle in den Selbstmord. Eine neue Forschungsarbeit an der Technischen Universität München (TUM) zeigt, dass diese körpereigene Krebsabwehr nur funktioniert, wenn bestimmte Proteine, die Chaperone, dies zulassen.

Eine Krebstherapie ohne Nebenwirkungen, die gezielt nur Tumorzellen angreift – noch können Ärzte und Patienten davon nur träumen. Dabei hat die Natur ein...

Im Focus: Wasserstoff – Energieträger der Zukunft?

Fraunhofer-Allianz Energie auf Berliner Energietagen

Im Pariser Klimaabkommen beschloss die Weltgemeinschaft, dass die weltweite Wirtschaft zwischen 2050 und 2100 treibhausgasneutral werden soll. Um die...

Im Focus: Quanten-Cloud-Computing mit Selbstcheck

Mit einem Quanten-Coprozessor in der Cloud stoßen Innsbrucker Physiker die Tür zur Simulation von bisher kaum lösbaren Fragestellungen in der Chemie, Materialforschung oder Hochenergiephysik weit auf. Die Forschungsgruppen um Rainer Blatt und Peter Zoller berichten in der Fachzeitschrift Nature, wie sie Phänomene der Teilchenphysik auf 20 Quantenbits simuliert haben und wie der Quantensimulator das Ergebnis erstmals selbständig überprüft hat.

Aktuell beschäftigen sich viele Wissenschaftler mit der Frage, wie die „Quantenüberlegenheit“ auf heute schon verfügbarer Hardware genutzt werden kann.

Im Focus: Self-repairing batteries

UTokyo engineers develop a way to create high-capacity long-life batteries

Engineers at the University of Tokyo continually pioneer new ways to improve battery technology. Professor Atsuo Yamada and his team recently developed a...

Im Focus: Quantum Cloud Computing with Self-Check

With a quantum coprocessor in the cloud, physicists from Innsbruck, Austria, open the door to the simulation of previously unsolvable problems in chemistry, materials research or high-energy physics. The research groups led by Rainer Blatt and Peter Zoller report in the journal Nature how they simulated particle physics phenomena on 20 quantum bits and how the quantum simulator self-verified the result for the first time.

Many scientists are currently working on investigating how quantum advantage can be exploited on hardware already available today. Three years ago, physicists...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2019: „Diabetes – Nicht nur eine Typ-Frage“

21.05.2019 | Veranstaltungen

Nachwuchskräfte aufgepasst! „Traumjobs live“ bei der Friedhelm Loh Group

20.05.2019 | Veranstaltungen

MS Wissenschaft startet Deutschlandtour mit Fraunhofer-KI an Bord

17.05.2019 | Veranstaltungen

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

Neues Messinstrument: Kohlenstoffdioxid als Geothermometer

21.05.2019 | Geowissenschaften

Forschungsprojekt zum Insektenschwund in Naturschutzgebieten startet

21.05.2019 | Biowissenschaften Chemie

Das programmierte Material

21.05.2019 | Materialwissenschaften

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