Neue Bio­brenn­stoff­zelle mit Ener­gie­spei­cher

Piyanut Pinyou, Wolfgang Schuhmann, Sabine Alsaoub und Felipe Conzuelo (v. l.; Bild: RUB, Marquard)

Energie zu gewinnen und mit möglichst geringen Verlusten zu speichern ist eine der großen Heraus­forderungen für die heutige Gesell­schaft. Üblicher­weise finden Energie­produktion und -speicherung in unter­schiedlichen Systemen statt – was ineffizient ist. Anders ist es bei dem neuen Biosuper­kondensator, der beide Prozesse vereint.

„Eine solche Technik könnte zum Beispiel interessant sein für miniaturisierte Geräte, die sich selbst kabellos mit Energie versorgen sollen. Das ist insbe­sondere für implan­tierbare miniatu­risierte Sensoren wichtig“, sagt Wolfgang Schuhmann vom Bochumer Lehrstuhl für Analy­tische Chemie. Er war mit seinen Kollegen Felipe Conzuelo, Piyanut Pinyou und Sabine Alsaoub an der Entwicklung beteiligt.

Mithilfe eines Enzyms verbrennt der Biosuper­konden­sator an der einen Elektrode Glukose als Treibstoff. An der anderen Elektrode setzt ein Enzym Sauer­stoff zu Wasser um. Beide Enzyme müssen in ein elektronen­leitendes Gel eingebettet sein, um den elektri­schen Kontakt zu den Elektroden herzu­stellen. Erstmals nutzte das Team für beide Elektroden das gleiche Gel, ein Redoxpolymer.

Beim Aufladen und Speichern der Energie gibt dieses Redox­polymer an einer Elektrode Elektronen ab und wird dabei positiv aufgeladen. An der anderen Elektrode nimmt es die Elektronen auf und wird so negativ geladen. „Beim Entlade­prozess gleichen sich die Ladungen aus, und es fließt ein Strom“, erklärt Schuhmann.

Das so aufgebaute System erwies sich in den Tests der Forscher als stabil und kann dauerhaft als Energie­quelle dienen. Es hat ein geringes Gewicht und eine hohe Kapazität, kann also eine große Ladungs­menge aufnehmen. „Wir sehen diese Arbeit als Start­punkt für zukünftige Strategien in der Entwicklung von neuen, hoch­funktio­nalen und gleichzeitig kosten­günstigen elek­trischen Energie­quellen auf Biobasis“, so das Fazit der Autoren. (Quelle: RUB)

Referenz: D. Pankratov et al.: A Nernstian Biosupercapacitor, Angew. Chem. Int’l Ed., online 2 November 2016, DOI: 10.1002/anie.201607144 (Deutsche Ausgabe: 10.1002/ange.201607144)

Link: Lehrstuhl für Analytische Chemie und Zentrum für Elektrochemie (W. Schuhmann), Fakultät für Chemie und Biochemie, Ruhr-Universität Bochum

 

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