{"id":56698,"date":"2018-09-21T06:43:18","date_gmt":"2018-09-21T04:43:18","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.chemie.de%2Fnews%2F1157480%2Fein-schutzschild-fuer-empfindliche-enzyme-in-biobrennstoffzellen.html%3FWT.mc_id%3Dca0065"},"modified":"2018-09-19T21:09:36","modified_gmt":"2018-09-19T19:09:36","slug":"ein-schutzschild-fuer-empfindliche-enzyme-in-biobrennstoffzellen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/ein-schutzschild-fuer-empfindliche-enzyme-in-biobrennstoffzellen\/","title":{"rendered":"Ein Schutzschild f\u00fcr empfindliche Enzyme in Biobrennstoffzellen"},"content":{"rendered":"

Ein internationales Forscherteam hat einen neuen Mechanismus entwickelt, um Enzyme als Biokatalysatoren in Brennstoffzellen vor Sauerstoff zu sch\u00fctzen. Die Enzyme, sogenannte Hydrogenasen, sind ebenso effizient wie Edelmetallkatalysatoren, aber instabil, wenn sie mit Sauerstoff in Kontakt kommen. Daher sind sie bislang nicht f\u00fcr technologische Anwendungen geeignet. Der neue Schutzmechanismus basiert auf Sauerstoff verbrauchenden Enzymen, die ihre Energie aus Zucker beziehen. Die Forscher zeigten, dass sie mit diesem Schutzmechanismus eine funktionst\u00fcchtige Biobrennstoffzelle erzeugen konnten, die mit Wasserstoff und Glukose als Treibstoff arbeitet.<\/strong><\/p>\n

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Das Bochumer Forscherteam: Adrian Ruff, Julian Szczesny und Wolfgang Schuhmann (von links)
\u00a9 RUB, Kramer<\/figcaption><\/figure>\n

Das Team um Dr. Adrian Ruff und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom Zentrum f\u00fcr Elektrochemie der Ruhr-Universit\u00e4t Bochum beschreibt die Ergebnisse gemeinsam mit Kollegen des Max-Planck-Instituts f\u00fcr Energiekonversion in M\u00fclheim an der Ruhr und der Universit\u00e4t Lissabon in der Zeitschrift Nature Communications vom 10. September 2018.<\/p>\n

Fr\u00fcherer Schutzmechanismus senkte Leistung<\/h3>\n

Bereits in fr\u00fcheren Arbeiten hatte das Team vom Bochumer Zentrum f\u00fcr Elektrochemie gezeigt, dass sich Hydrogenasen vor Sauerstoff sch\u00fctzen lassen, wenn man sie in ein Polymer einbettet. \u201eAllerdings hat dieser Mechanismus Elektronen verbraucht, was die Leistung der Brennstoffzelle gesenkt hat\u201c, sagt Adrian Ruff. \u201eAu\u00dferdem wurde ein Teil des Katalysators f\u00fcr den Schutz des Enzyms verbraucht.\u201c Daher suchten die Wissenschaftler nach Wegen, das katalytisch aktive System vom Schutzmechanismus zu entkoppeln.<\/p>\n

Enzyme fangen Sauerstoff ab<\/h3>\n

Mithilfe von zwei Enzymen bauten sie ein Sauerstoffentfernungssystem um die stromproduzierende Elektrode herum. Zun\u00e4chst beschichteten die Forscher die Elektrode mit den Hydrogenasen, welche in eine Polymermatrix eingebettet waren, um sie zu fixieren. Darauf setzten sie eine weitere Polymermatrix, die die darunter liegende Katalysatorschicht vollst\u00e4ndig umschloss. Sie enthielt zwei Enzyme, die Sauerstoff mithilfe von Zucker zu Wasser umsetzen.<\/p>\n

In der unten liegenden Hydrogenase-haltigen Schicht wird Wasserstoff oxidiert. Die Elektrode nimmt die dabei frei werdenden Elektronen auf. Die Deckschicht entfernt sch\u00e4dlichen Sauerstoff.<\/p>\n

Funktionst\u00fcchtige Brennstoffzelle gebaut<\/h3>\n

In weiteren Versuchen kombinierte die Gruppe die oben beschriebenen Bioanoden mit Biokathoden, welche ebenfalls auf der Umsetzung von Glukose basieren. Auf diese Weise erzeugte das Team eine funktionst\u00fcchtige Biobrennstoffzelle. \u201eDie kosteng\u00fcnstige und reichlich vorhandene Biomasse Glukose stellt dabei nicht nur den Brennstoff f\u00fcr das Schutzsystem dar, sondern treibt auch die Biokathode an und generiert so einen Stromfluss in der Zelle\u201c, res\u00fcmiert Wolfgang Schuhmann, Leiter des Zentrums f\u00fcr Elektrochemie und Mitglied im Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation. Die Zelle hatte eine Leerlaufspannung von 1,15 Volt \u2013 der h\u00f6chste Wert, der bislang f\u00fcr eine Zelle, die eine polymerbasierte Bioanode enth\u00e4lt, erreicht wurde.<\/p>\n

Mechanismus auf andere Enzyme \u00fcbertragbar<\/h3>\n

\u201eWir gehen davon aus, dass das Prinzip dieses Schutzschildmechanismus auf jeden empfindlichen Katalysator \u00fcbertragen werden kann, wenn das passende Enzym ausgew\u00e4hlt wird, das die entsprechende Abfangreaktion katalysieren kann\u201c, sagt Wolfgang Schuhmann.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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