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FP7

SEFCUMPAQ — Ergebnis in Kürze

Project ID: 237181
Gefördert unter: FP7-PEOPLE
Land: Niederlande

Brennstoffzelle entfernt Verschmutzung zur Stromerzeugung

Die Verschmutzung der aquatischen Umwelt durch Schwermetalle und organische Verbindungen kann eine Bedrohung für die Ökosysteme und die menschliche Gesundheit sein. Eine EU-finanzierte Initiative hat Technologie entwickelt, die sich mit dem Umweltschutz sowie der Erzeugung von Bioenergie befasst.
Brennstoffzelle entfernt Verschmutzung zur Stromerzeugung
Mikrobielle Brennstoffzellen (MBZ) sind eine Art Brennstoffzelle, die Bakterien verwendet, um durch die Oxidation von organischen Stoffen durch Katalyse Strom zu erzeugen, wodurch Reinigungsprozesse mit Stromerzeugung kombiniert werden. Das EU-geförderte Projekt SEFCUMPAQ untersucht eine Art von MBZ, die als Sediment-Brennstoffzelle (SBZ) bekannt ist. Das Ziel war die Entwicklung einer Brennstoffzelle, die Wasseraufbereitung mit Stromerzeugung verbinden kann und so zur Sanierung von mit Schwermetallen belasteten aquatischen Ökosysteme beiträgt.

Die größte Herausforderung für die SBZ-Entwicklung war die Verbesserung der Biofilmbildung auf der Anode der Zelle, die in verschmutzten Süß- und Meerwasser-Umgebungen sowohl mit reinen als auch gemischten mikrobiellen Gemeinschaften getestet wurde. Eine Überprüfung der Literatur zum Thema Bioenergie wurde ebenfalls durchgeführt und ein Papier wurde an eine der führenden wissenschaftlichen Zeitschriften gesendet.

Elektrochemische Techniken wurden untersucht, um besser zu verstehen, wie Anodenpotentiale die Vielfalt der Mikroorganismen, die in elektroaktivem Biofilm gefunden werden, beeinflussen. Forscher verwendeten mikrobielle Ein- und Zwei-Kammer-Elektrolysezellen, um Biofilmwachstum auf Graphit-Stabelektroden in der Gegenwart von Acetat, das als Elektronendonor wirkt, zu induzieren. Es wurden erhöhte anodische Ströme für bioelektrokatalytische Oxidation von Acetat erzielt, wenn die Elektroden über einen längeren Zeitraum mit kontinuierlicher Elektronendonorfütterung inkubiert wurden.

Bioelektrochemisches Zelldesign wurde untersucht, um ein besseres Verständnis des Elektronenflusses in Biofilmen zu gewinnen. Eine Studie des Bakteriums Geobacter sulfuredence lieferte zusätzliche Informationen darüber, wie die Anode die Leistungsdichte in Dual- und Einzelbioelektrischen Zellen beeinflusst.

Biofilmwachstum durch Geobacter sulfurredence verursachte eine bioelektrokatalytische Reaktion auf die Acetatoxidation bei unterschiedlichen Potentialen in einzelnen elektrochemischen Zellen. Im Gegensatz dazu zeigen Biofilme von bioelektrochemischen Zellen mit Dualkammer höhere Stromdichten bei niedrigerem Potenzial. Forschung zeigte, dass das Potential von Amin (NH2)-modifizierten Elektroden in elektrochemischen Zellen höhere Stromdichten und Kinetik aufwies, was Amin als einen wesentlichen Anwärter für die Biokraftstoffanwendung bestätigt.

Die wichtigste wissenschaftlich und technologisch relevante Errungenschaft des SEFCUMPAQ-Projekts war die Demonstration der Wirkung des Anodenpotentials auf den Elektronentransfer. Dies wurde durch den Vergleich mit reinen und gemischten mikrobiellen Gemeinschaften erreicht und verbesserte die aktuelle Generierung durch maßgeschneiderte Elektrodenoberflächen.

SEFCUMPAQ hat zu einer Reihe von technologischen Spin-offs geführt, die zur europäischen Exzellenz und Wettbewerbsfähigkeit auf dem Gebiet der Bioenergie und zur Verminderung der Umweltverschmutzung beitragen werden.

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