Grundsatzuntersuchungen zur mikrobiellen Erzeugung von Elektrizität aus Biomasse
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Forschungsprojekt stellt eine sehr vielschichtige Grundsatzuntersuchung unterschiedlicher Aspekte mikrobieller Brennstoffzellen dar – welche als Ausgangspunkt für weitere, detaillierte Untersuchungen dienen. Das Projekt wurde mittels eines stark interdisziplinären Ansatzes umgesetzt - mit der Elektrochemie als Kerndisziplin, komplimentiert durch Mikrobiologie, Bio- und Umwelttechnologie, anorganischer und organischer Chemie und Materialwissenschaften. Die Ergebnisse der Forschungsarbeit tragen dabei signifikant zum Fortschritt der mikrobiellen Brennstoffzellentechnologie bei: 1. Die Ergebnisse dieses Projektes haben zu einer deutlichen Verbesserung der Leistungsfähigkeit mikrobieller Brennstoffzellen beigetragen. Diese Verbesserung basiert dabei zum großen Teil auf der Entwicklung Wolframcarbid basierter, edelmetallfreier Anoden, mit deren Hilfe eine direkte Oxidation mikrobieller Fermentationsprodukte erreicht wird. 2. Es konnte gezeigt werden, dass Boden (Erde) eine hervorragende Biokatalysator- Quelle darstellt, welche kostenlos und äußerst bequem und vielseitig einsetzbar ist. 3. Es konnte demonstriert werden, dass durch eine Kombination von Gärung und Photo-Fermentation eine deutliche Steigerung der Effizienz Fermentationsbasierter Biobrennstoffzellen möglich ist. 4. Als eine der ersten Gruppen haben wir das Problem der Brennstoffzellen-Kathode in Angriff genommen und unter anderem edelmetallfreie Elektrokatalysatoren zur Sauerstoffreduktion vorgeschlagen. 5. In einer theoretischen Untersuchung der Energieeffizienz der Anodenreaktionen wurden neue Einblicke in die Mechanismen des Elektronentransfers in mikrobiellen Brennstoffzellen gewonnen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Application of pyrolysed iron(II) phthalocyanine and CoTMPP based oxygen reduction catalysts as cathode materials in microbial fuel cells Electrochemistry Communications 7 (2005) 1405-1410
Feng Zhao, Falk Harnisch, Uwe Schröder, Fritz Scholz, Peter Bogdanoff, Iris Herrmann
- In Situ Electrooxidation of Photobiological Hydrogen in a Photobioelectrochemical Fuel Cell Based on Rhodobacter sphaeroides Environmental Science & Technology, 39 (2005) 6328 -6333
Miriam Rosenbaum, Uwe Schröder, and Fritz Scholz
- Constraints and Challenges of Using Oxygen Cathodes in Microbial Fuel Cells Environmental Science & Technology 40 (2006) 5191-5199
Feng Zhao, Falk Harnisch, Uwe Schröder, Fritz Scholz, Peter Bogdanoff, Iris Herrmann
- Electrocatalytic oxidation of formate and ethanol at platinum black under microbial fuel cell conditions Journal of Solid State Electrochemistry 10 (2006) 872 - 878
Miriam Rosenbaum, Uwe Schröder, Fritz Scholz
- Heat Treated Soil as Convenient and Versatile Source of Bacterial Communities for Microbial Electricity Generation Electrochemistry Communications 8 (2006) 869-873
Juliane Niessen, Falk Harnisch, Miriam Rosenbaum, Uwe Schröder, Fritz Scholz
- Interfacing Electrocatalysis and Biocatalysis with Tungsten Carbide: A High Performance Noble-Metal-Free Microbial Fuel Cell Angewandte Chemie 118 (2006) 6810-6813, Angewandte Chem. int. Ed. 45 (2006) 6658-6661
Miriam Rosenbaum, Feng Zhao, Uwe Schröder, Fritz Scholz
- Anodic Electron Transfer Mechanisms in Microbial Fuel Cells and their Energy Efficiency Physical Chemistry Chemical Physics (Invited Article) 9 (2007) 2619 - 2629
Uwe Schröder
- Tungsten Carbide as Microbial Fuel Cell Catalyst: An Evaluation of Catalytic Properties Applied Catalysis B - Environmental 74 (2007) 262-270
Miriam Rosenbaum, Feng Zhao, Marion Quaas, Harm Wulff, Uwe Schröder, Fritz Scholz
