Brennstoffzellen k\u00f6nnten f\u00fcr viele Anwendungen die Energiequelle der Zukunft sein, etwa f\u00fcr Fahrzeuge. Die direkte Umwandlung von chemischer in elektrische Energie ohne den Umweg \u00fcber eine Verbrennung ist es, was diese Technik so umweltfreundlich macht. Der Durchbruch in die Massenanwendung steht noch bevor, doch schon br\u00fcten schlaue K\u00f6pfe \u00fcber neuartigen Konzepten f\u00fcr die \u00fcbern\u00e4chste Generation, die sogar mit nachwachsenden Rohstoffen auskommen soll: Mikrobielle Brennstoffzellen. Forschern von der Universit\u00e4t Greifswald ist nun ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur “Bio-Brennstoffzelle” gegl\u00fcckt.<\/p>\n
W\u00e4hrend “normale” Brennstoffzellen konventionelle Energietr\u00e4ger wie Methanol ben\u00f6tigen, nutzen die Bio-Brennstoffzellen die Stoffwechselaktivit\u00e4t 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 Schr\u00f6der, Juliane Nie\u00dfen und Fritz Scholz haben nun einen neuen Ansatz entwickelt, um die aus dem mikrobiellen Stoffwechsel “abgezapften” Elektronen auf die Elektroden zu \u00fcbertragen. W\u00e4hrend die Mikroorganismen munter in einem Tank Glucose verstoffwechseln – sp\u00e4ter sollen einmal pflanzliche Abf\u00e4lle bis hin zu Kl\u00e4rschl\u00e4mmen als “Futter” dienen -, wird die Fermentationsbr\u00fche kontinuierlich durch einen separaten Anodenraum gepumpt. Dieser ist durch eine halbdurchl\u00e4ssige Membran vom Kathodenraum getrennt. Soweit noch nichts besonderes. <\/p>\n
Der Clou dieser Bio-Brennstoffzelle ist die neuartige beschichtete Anode: Eine Platinelektrode oder eine mit Platin \u00fcberzogene Graphitelektrode wird mit einer Schicht aus dem elektrisch leitf\u00e4higen Kunststoff Polyanilin \u00fcberzogen. Diese Kunststoffschicht hat es in sich. Sie ist biokompatibel und elektrokatalytisch aktiv. Sie nimmt Elektronen aus dem Stoffwechsel der Bakterien auf, \u00fcbertr\u00e4gt sie auf die Anode und ist so entscheidend am Stromfluss beteiligt. Aber das ist noch nicht alles. W\u00e4hrend 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 vollst\u00e4ndig verhindern. Ein weiterer Trick schafft Abhilfe: Durch regelm\u00e4\u00dfige Spannungspulse werden die Ablagerungen chemisch umgesetzt und von der Anodenoberfl\u00e4che abgel\u00f6st. <\/p>\n
“Unsere neuartige Bio-Brennstoffzelle gibt kontinuierlich bis zu 1,5 mA\/cm2<\/sup> ab,” berichtet Schr\u00f6der. “Damit ist uns der Schritt vom Mikro- in den Milliamp\u00e8re-Bereich gelungen.”<\/p>\n R\u00fcckfragen:<\/b>
Dr. U. Schr\u00f6der
Institut f\u00fcr Chemie und Biochemie
Ernst Moritz Arndt Universit\u00e4t
Soldmannstr. 16
D-17489 Greifswald
Germany
Fax: (+49) 3834-864-451
E-mail: uweschr@uni-greifswald.de<\/a><\/p>\n