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Enzyme als Biokatalysatoren können in Brennstoffzellen ebenso effizient arbeiten wie teure Edelmetallkatalysatoren. Bislang sind die Enzyme, Hydrogenasen genannt, jedoch nicht für technologische Anwendungen geeignet, weil sie instabil sind, wenn sie mit Sauerstoff in Kontakt kommen. RUB-Forscher haben gemeinsam mit Kollegen einen neuen Mechanismus entwickelt, um die Enzyme vor Sauerstoff zu schützen. In der renommierten Fachzeitschrift Nature Communications vom 10. September 2018 beschreibt das Team um Dr. Adrian Ruff und Prof. Dr. Wolfgang Schuhmann vom RUB-Zentrum für Elektrochemie die Ergebnisse.

Funktionstüchtige Biobrennstoffzelle gebaut

Die Gruppe baute ein Sauerstoffentfernungssystem um die stromproduzierende Elektrode herum. Es beinhaltet zwei Enzyme, die Sauerstoff mithilfe von Zucker zu Wasser umsetzen. Die Forscher zeigten auch, dass sie mit diesem Schutzmechanismus eine funktionstüchtige Biobrennstoffzelle erzeugen konnten, die mit Wasserstoff und Glukose als Treibstoff arbeitet.

Mechanismus auf andere Enzyme übertragbar

„Wir gehen davon aus, dass das Prinzip dieses Schutzschildmechanismus auf jeden empfindlichen Katalysator übertragen werden kann, wenn das passende Enzym ausgewählt wird, das die entsprechende Abfangreaktion katalysieren kann“, sagt Wolfgang Schuhmann, Leiter des Zentrums für Elektrochemie und Mitglied im Exzellenzcluster Ruhr Explores Solvation.

In dieser elektrochemischen Zelle führten die Forscher die Biobrennstoffzellentests durch.

© RUB, Kramer

Die Bochumer Forscher kooperierten für die Arbeiten mit Kollegen des Max-Planck-Instituts für Energiekonversion in Mülheim an der Ruhr und der Universität Lissabon.