Greifswald - Wissenschaftlern der Ernst Moritz
Arndt Universität in Greifswald http://www.uni-greifswald.de ist ein
entscheidender Schritt auf dem Weg zur "Bio-Brennstoffzelle" geglückt.
Während "normale" und herkömmliche Brennstoffzellen konventionelle
Energieträger wie etwa Methanol benötigen, nutzen die mikrobiellen
Brennstoffzellen die Stoffwechselaktivität von Mikroorganismen zur
Energiegewinnung, berichtet die Gesellschaft Deutscher Chemiker
http://www.gdch.de .
Das Konzept der Bio-Brennstoffzelle ist nicht neu, aber den Greifswalder
Forschern ist es nun gelungen, den Schritt vom Mikro- in den
Milliampere-Bereich zu heben. "Bisher ist die Umsetzung in die Praxis an
einer viel zu mageren Stromausbeute gescheitert", berichtet Uwe Schröder
vom Institut für Chemie und Biochemie der Uni Greifswald, der das Projekt
leitete. Schröder und seinen Kollegen Juliane Nießen und Fritz Scholz ist
es gelungen, Mikroben besser als bisher mit dem Stromkreis zu verdrahten,
um die aus dem mikrobiellen Stoffwechsel "abgezapften" Elektronen auf die
Elektroden zu übertragen. "Während die Mikroorganismen munter in einem
Tank Glukose verstoffwechseln, wird die Fermentationsbrühe kontinuierlich
durch einen separaten Anodenraum gepumpt", erklärt Schröder. Dieser
Anodenraum ist durch eine halbdurchlässige Membran vom Kathodenraum
getrennt.
"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", führt der Experte aus. Die
Kunststoffschicht 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. Dem
Problem der Zelle beim Betrieb, ein durch den bakteriellen Stoffwechsel
entstehender Oxidationsprozesses würde die Anode deaktivieren, wird mit
regelmäßigen Spannungspulsen chemisch begegnet. "Die neuartige
Bio-Brennstoffzelle gibt kontinuierlich bis zu 1,5 mA pro
Quadratzentimeter ab", berichtet Schröder.
Brennstoffzellen könnten für viele Anwendungen die Energiequelle der
Zukunft sein. Die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische
Energie ohne den Umweg über eine Verbrennung macht diese Technik
umweltfreundlich. Experten schätzen, dass der Durchbruch zu einer
Massenanwendung bevorsteht. Neuartige Konzepte arbeiten daran, die
Brennstoffzellen mit nachwachsenden Rohstoffen betreiben.
