Biomembran-Brennstoffzelle auf Basis modifizierter Kohlenstoff Nanoröhrchen

Abstract:
Am Institut für Industrielle Fertigung und Fabrikbetrieb der Universität Stuttgart Lehrstuhl Mikrosystemtechnik wird an einer vollständig aus biokompatiblen Stoffen bestehenden Biobrennstoffzelle geforscht. Aufgrund der verwandten Materialien gestaltet sich das Recycling dieser Brennstoffzelle sehr einfach. Die beschriebene Biobrennstoffzelle besteht aus zwei übereinander geschichteten Chitosanmembranen, die an den Außenseiten mit Carbon Nanotubes (CNT) beschichtet sind. An diesen CNT-Schichten werden Enzyme kovalent gebunden, welche die benötigten elektrochemischen Reaktionen katalysieren. Die Biobrennstoffzelle liefert eine Leerlaufspannung von bis zu 0,5 V und bei einer Belastung mit 7 kOhm kann ein Strom von bis zu 50 mikroA abgegeben werden. Die abgegebene Leistung ist bei dem hier beschriebenen Aufbau höher als bei der Verwendung einer CNT/Chitosan Komposite-Elektrode. Für ein passives System, welches ohne zusätzliche Aggregate auskommen soll, ist die geringe Menge des in der wässrigen Lösung gelösten Sauerstoffs problematisch. Durch den Einsatz von Wasserstoffperoxid kann zusätzlich Sauerstoff in die Lösung gebracht werden und damit die Leistung der Brennstoffzelle deutlich gesteigert werden.