Wie bakterielle Wasserstoff-Brennstoffzellen funktionieren

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"Wenn Bakterien in die Anodenkammer einer speziell entwickelten, sauerstofffreien Brennstoffzelle eingebaut werden, haften sie an einer Elektrode. Da sie keinen Sauerstoff haben, müssen sie die Elektronen, die sie aus dem Verbrauch (Oxidation) ihrer Nahrung erhalten, an einen anderen Ort als an Sauerstoff übertragen - sie übertragen sie auf die Elektrode. In einem MFC gehen diese Elektronen daher zur Anode, während die Gegenelektrode (die Kathode) Sauerstoff ausgesetzt ist. An der Kathode verbinden sich die Elektronen, der Sauerstoff und die Protonen, um nur Wasser zu bilden. Die beiden Elektroden haben unterschiedliche Potentiale (etwa 0,5 V) und bilden eine Bio-Batterie (wenn das System nicht nachgefüllt wird) oder eine Brennstoffzelle (wenn wir ständig neue Nahrung oder "Brennstoff" für die Bakterien einfüllen).

"Durch Hinzufügen einer kleinen Menge an Spannung (0,25 V) zu der, die an der Anode in einem MFC erzeugt wird, und durch Verwendung von Sauerstoff an der Kathode können Sie reines Wasserstoffgas an der Kathode erzeugen! Dies ist ein modifizierter MFC-Prozess, den wir "bioelektrochemisch assistierter mikrobieller Reaktor" oder BEAMR-Prozess nennen. Dies ist ein vollständig anaerob betriebener MFC, der das von Bakterien erzeugte Potential plus eine kleine zusätzliche Spannung (die durch eine MFC oder andere Wege erzeugt werden kann) nutzt, die Wasserstoff durch die Rekombination von Protonen und Elektronen an der Kathode erzeugt. Theoretisch benötigen wir nur 0,41 V, um das zu erreichen, wenn das von Bakterien erzeugte Potential erhöht werden könnte (derzeit sind es 0,3 V) und die Überspannung (Verluste) an der Kathode reduziert, könnten wir eines Tages Wasserstoffgas ohne zusätzliche Spannung erzeugen. "

Der Prozess erzeugt 288% mehr Energie als der Strom, der für die Extraktion benötigt wird. Im Vergleich zur Wasserhydrolyse, die zum Beispiel nur zu 50% bis 70% effizient ist und mehr Energie benötigt als die extrahierten Wasserstoffausbeuten, ist dieses Verfahren weitaus wünschenswerter. Es kann gezeigt werden, dass 144% mehr Energie erzeugt wird, wenn genügend Energie genutzt wird, um die Reaktion aufrecht zu erhalten. Dies macht die mikrobielle Suppenlösung zu einer echten Anwendung für die Energieerzeugung.

Die Forscher weisen darauf hin, dass eine andere mögliche Verwendung für diese Arten von mikrobiellen Zellen in der Herstellung von Düngemitteln besteht. Anstatt die derzeitigen Methoden zu verwenden, die den Transport von Düngemitteln in Fabriken erfordern, könnten sehr große Farmen damit beginnen, mikrobielle Zellen zu verwenden. Sie würden Holzhackschnitzel verarbeiten, die in einer heute üblichen Praxis zusammen mit Stickstoff aus der Luft zu Ammoniak oder Salpetersäure verarbeitet werden. Diese können sowohl als Düngemittelquelle als auch als Futtermittel für Ammoniumnitrat, -sulfat oder -phosphat verwendet werden.

Quelle: Hier

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