![\"Glucose-Flow-Batterie](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2025\/10\/Glucose-Flow-Batterie-nach-menschlichem-Stoffwechsel-Vorbild-q82-w240-h.webp\")
Wissenschaftler der Pacific Northwest National Laboratory haben einen Prototyp einer Flow-Cell-Batterie entwickelt, die anstelle teurer und toxischer Metalle die Kombination von Glukose und Vitamin B2 (Riboflavin) zur Energiespeicherung nutzt. Laut der\u00a0American Chemical Society<\/a>\u00a0adaptiert die in ACS Energy Letters<\/em> ver\u00f6ffentlichte Studie<\/a> den Mechanismus des k\u00f6rpereigenen Stoffwechsels, bei dem Enzyme Glukose zur Energiegewinnung abbauen. Das Riboflavin dient dabei als Vermittler, der Elektronen zwischen den Elektroden und dem Glukose-Elektrolyten hin und her schiebt. Dadurch kann die chemische Energie, die im Zucker gespeichert ist, in einen elektrischen Fluss umgewandelt werden.<\/p>\n\n\n\n Laut Jong-Hwa Shon, dem Hauptautor der Studie, ist der wesentliche Vorteil dieses Systems die Verwendung von ungiftigen, kosteng\u00fcnstigen und nat\u00fcrlich vorkommenden Komponenten. Das Forschungsteam sieht darin einen vielversprechenden Weg zu einer sichereren und erschwinglicheren Energiespeicherung in Haushalten. Da Glukose in den meisten Pflanzen enthalten ist, hat dieser Zucker das Potenzial, ein reichlich vorhandener und preiswerter Elektrolyt als Energiequelle in einer Flow-Cell-Batterie zu sein.<\/p>\n\n\n\n Herk\u00f6mmliche Glukose-Brennstoffzellen ben\u00f6tigen spezielle Edelmetallkatalysatoren, um die Zuckermolek\u00fcle aufzuspalten und Strom zu erzeugen. Diese Modelle produzieren jedoch nur wenig Strom und lassen sich nur schwer f\u00fcr den industriellen Einsatz hochskalieren. Riboflavin hat sich in anderen Flow-Batterie-Typen als vielversprechende Alternative zu Metallkatalysatoren erwiesen, da das Vitamin bei dem basischen pH-Wert stabil ist, den die Elektrolyte in Glukose-Flow-Zellen ben\u00f6tigen. Deshalb wollten Shon, Ruozhu Feng, Wei Wang und ihre Kollegen eine Glukose-Brennstoffzelle entwickeln, die Riboflavin als Katalysator verwendet.<\/p>\n\n\n\n Das Team nutzte Kohlenstoffmaterial f\u00fcr die positive und negative Elektrode. Der Elektrolyt um die negative Elektrode enthielt eine aktive Form von Riboflavin und Glukose. An der positiven Elektrode wurden zwei Optionen untersucht: Kaliumferricyanid und Sauerstoff (wie in konventionellen Brennstoffzellen \u00fcblich). Obwohl die Zelle mit Kaliumferricyanid den Forschern pr\u00e4zisere Messungen der katalytischen Aktivit\u00e4t von Riboflavin erm\u00f6glichte, ist die Zelle mit Sauerstoff die kosteng\u00fcnstigere Option f\u00fcr den gro\u00dftechnischen und praktischen Einsatz.<\/p>\n\n\n\n Bei einer Demonstration mit der Kaliumferricyanid-Zelle beobachteten die Forscher eine Leistungsdichte bei Raumtemperatur, die mit der von existierenden Vanadium-Flow-Batterien vergleichbar war. Dies ist ein wichtiger Meilenstein, da Vanadium-Batterien als etablierter Standard f\u00fcr gro\u00dfe station\u00e4re Speicher gelten.<\/p>\n\n\n\n Die Variante mit Sauerstoff als Katholyt, die f\u00fcr eine gro\u00dftechnische und kosteng\u00fcnstige Anwendung besser geeignet w\u00e4re, zeigte hingegen langsamere Reaktionen an den Elektroden. Die Forscher vermuten, dass dies wahrscheinlich darauf zur\u00fcckzuf\u00fchren ist, dass Sauerstoff in Gegenwart von Licht das Riboflavin abbaut, wodurch sich die Batterie selbst entladen w\u00fcrde. Dennoch wies die Sauerstoffversion laut den Forschern im Vergleich zu fr\u00fcheren Berichten eine verbesserte Leistungsdichte auf.<\/p>\n\n\n\n Die Weiterentwicklung der Technologie konzentriert sich nun darauf, die Leistungsdichte der Sauerstoff-Glukose-Flow-Zelle zu steigern. Dies soll durch das Verhindern der lichtbedingten Reaktionen mit Riboflavin und die Verfeinerung der Zelltechnik erreicht werden. Ziel ist es, das volle praktische Potenzial dieser bio-inspirierten Batterie auszusch\u00f6pfen.<\/p>\n\n\n\n Obwohl die Technologie noch im Prototypenstadium steckt und Herausforderungen, insbesondere im Betrieb mit Sauerstoff, bestehen, markiert die Entwicklung einer Flow-Batterie mit metallfreien, biologisch inspirierten Komponenten wie Glukose und Riboflavin einen wichtigen Schritt. Das Konzept liefert eine fundierte Basis f\u00fcr zuk\u00fcnftige Entwicklungen, die auf sicherere und nachhaltigere station\u00e4re Energiespeicher abzielen. Es bleibt abzuwarten, wann die Forscher eine L\u00f6sung f\u00fcr die Lichtempfindlichkeit des Riboflavins in der Sauerstoff-Zelle pr\u00e4sentieren k\u00f6nnen, um das System f\u00fcr eine breitere kommerzielle Anwendung zu r\u00fcsten.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Forscher stellen in ACS Energy Letters eine neuartige Glucose-Flow-Batterie vor, deren Design sich am k\u00f6rpereigenen Stoffwechsel orientiert. Sie verwendet das kosteng\u00fcnstige und ungiftige Vitamin B2 (Riboflavin) als Katalysator. Der Prototyp erreicht eine Leistungsdichte, die mit der von herk\u00f6mmlichen Vanadium-Batterien vergleichbar ist, und bietet damit einen vielversprechenden Weg zu sicheren und erschwinglicheren Heimspeicherl\u00f6sungen. 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Herausforderungen bei der Sauerstoff-Version<\/h3>\n\n\n\n
Ausblick<\/h3>\n\n\n\n