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BIOFUEL CELLS

Redox-Enzyme können auch als Ersatz für Edelmetalle in der chemischen Kraftstoff-Strom-Umwandlung eine Rolle spielen. In diesem Fall geht es vor allem um die Stabilität der Biokatalysatoren. Wir haben gezeigt, dass der Elektronenmediator so ausgelegt sein kann, dass er den Katalysator vor verschiedenen Abbauprozessen schützt, um Stabilität über Wochen unter konstanten Umschlagsbedingungen für H2 Oxidation in Biokraftstoffzellen1 zu erreichen.

Wir setzen unsere Expertise in Chemie und Elektrochemie ein, um neue Strategien zu entwickeln, um empfindliche Katalysatoren vor den rauen Bedingungen zu schützen, die in Brennstoffzellen und anderen technologischen Geräten im Betrieb herrschen2. Bisher haben nur Materialien auf Edelmetallbasis technologische Anwendungen erreicht. In Zusammenarbeit mit W. Schuhmann, O. Rüdiger und W. Lubitz haben wir ein Redox-Hydrogel entwickelt, das als Schutzmatrix für den Katalysator dient3. Das Konzept wurde erfolgreich mit einer Hydrogenase als Modell für einen effizienten Wasserstoffoxidationskatalysator mit extremer Empfindlichkeit demonstriert. Das in Nature Chemistry berichtete Hydrogel-Konzept eröffnet die Möglichkeit, eine Vielzahl anderer empfindlicher biologischer oder künstlicher Katalysatoren zu integrieren, bei denen die intrinsische Stabilität nicht weiter erhöht werden kann. Dies ist ein wichtiger Schritt hin zu einem neuartigen Brennstoffzellen-Redesign, das sie im Wettlauf um eine globale nachhaltige Energieversorgung an die Spitze bringen könnte.


Elektrode

  1. Plumeré N., Rüdiger O., Alsheikh Oughli A., Williams R., Vivekananthan J., Pöller S., Schuhmann W., Lubitz W. Nature Chemistry, 2014, 6, 822–827.
    DOI: 10.1038/nchem.2022

  2. Alsheikh Oughli A., Conzuelo F., Winkler M., Happe T., Lubitz W., Schuhmann W., Rüdiger O., Plumeré N., Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54 (42), 12329–12333.
    DOI: 10.1002/anie.201502776

  3. Fourmond V., Stapf S., Li H., Buesen D., Birrell J., Olaf R.; Lubitz W., Schuhmann W., Plumeré N., Léger C. J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 5494-5505.
    DOI: 10.1021/jacs.5b01194