Mikroben produzieren Wasserstoff für Ihr Auto!

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US-Forscher erklärten am Freitag in Los Angeles, dass sie eine neue elektrisch unterstützte mikrobielle Brennstoffzelle entwickelt haben, die keinen Sauerstoff benötigt und es Bakterien ermöglicht, viermal so viel Wasserstoff direkt aus der Biomasse zu produzieren, wie typischerweise durch Fermentation allein erzeugt werden kann.

Dieses Verfahren ist nicht auf die ausschließliche Verwendung von Kohlenhydrat-basierter Biomasse für die Wasserstoffproduktion wie bei herkömmlichen Fermentationsverfahren beschränkt. Laut Bruce Logan, Professor an der Pennsylvania State University, der die Studie leitete, liefert er theoretisch Wasserstoff aus jeder biologisch abbaubaren, gelösten organischen Substanz und reinigt das Abwasser.

"Es gibt wahrscheinlich nicht genügend Abfallbiomasse, um eine globale Wasserstoffwirtschaft aufrechtzuerhalten, aber diese Form der Erzeugung erneuerbarer Energie kann die erheblichen Kosten der Abwasserbehandlung auffangen und einen Beitrag für Nationen leisten, die Wasserstoff als Energiequelle nutzen können", sagte Logan .

Die Forscher beschrieben ihre Ergebnisse in einem Papier "Elektrochemisch unterstützte mikrobielle Produktion von Wasserstoff aus Acetat". Das Papier wird in der Online-Ausgabe der Zeitschrift Environmental Science and Technology veröffentlicht.

In ihrer Arbeit erklären die Forscher, dass die Wasserstoffproduktion durch bakterielle Fermentation derzeit durch die "Fermentationsbarriere" begrenzt ist, da Bakterien ohne Leistungsschub nur Kohlenhydrate in eine begrenzte Menge Wasserstoff und eine Mischung aus "Sackgassen" umwandeln können "Fermentationsendprodukte wie Essig- und Buttersäuren.

Wenn die Bakterien jedoch mit einer winzigen Menge an Elektrizität, etwa 0,25 Volt oder einem kleinen Bruchteil der für den Betrieb eines typischen 6-Volt-Mobiltelefons erforderlichen Spannung, eine kleine Unterstützung erhalten, können sie über die Fermentationsbarriere springen und eine "Sackgassen" -Fermentation umwandeln Produkt, Essigsäure, in Kohlendioxid und Wasserstoff.

"Wir verwenden grundsätzlich dieselbe Mikroben-Brennstoffzelle, die wir zur Reinigung von Abwasser und zur Stromerzeugung entwickelt haben. Um jedoch Wasserstoff zu produzieren, halten wir Sauerstoff aus der mikrobiellen Brennstoffzelle und fügen eine kleine Menge Strom in das System ein ", sagte Logan.

Wenn die Bakterien Biomasse fressen, übertragen sie Elektronen auf eine Anode. Die Bakterien setzen auch Protonen, Wasserstoffatome frei, die von ihren Elektronen befreit sind, die in Lösung gehen. Die Elektronen an der Anode wandern über einen Draht zur Kathode, die andere Elektrode in der Brennstoffzelle, wo sie elektrochemisch unterstützt werden, um sich mit den Protonen zu verbinden und Wasserstoffgas zu erzeugen.

Eine Spannung im Bereich von 0,25 Volt oder mehr wird an die Schaltung angelegt, indem der positive Pol einer programmierbaren Stromversorgung mit der Anode und der negative Pol mit der Kathode verbunden wird.

Diese wasserstoffproduzierende mikrobielle Brennstoffzelle kann auch gleichzeitig das als Ausgangsmaterial verwendete Abwasser reinigen. Es benötigt etwa ein Zehntel der für die Elektrolyse benötigten Spannung, bei der Wasser durch Elektrizität in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt wird.

Der neue Prozess zeige zum ersten Mal, dass es ein echtes Potenzial gibt, Wasserstoff für Treibstoff aus erneuerbaren Quellen für einen sauberen Transport zu gewinnen, sagten die Forscher.

Quelle: Xinhua

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