Eine Redoxpolymer-basierte Gasdiffusions-H2-Oxidationsbioanode mit hoher Stromdichte unter Verwendung von [FeFe]-Hydrogenase aus Desulfovibrio desulfuricans integriert in einer membranfreien Biobrennstoffzelle

Die Verwendung hochaktiver, aber zeitgleich auch hochempfindlicher Katalysatoren (z.B. [FeFe]-Hydrogenase aus Desulfovibrio desulfuricans) in Biobrennstoffzellen ist nach wie vor eine der größten Herausforderungen bei der nachhaltigen Energieumwandlung. Wir berichten über die Herstellung einer auf Gasdiffusionselektroden-basierten H2/O2-Biobrennstoffzelle, die mit einer [FeFe]-Hydrogenase/Redoxpolymer-basierten H2-Oxidationsbioanode mit hoher Stromdichte ausgestattet ist. Die Bioanoden zeigen Benchmark-Stromdichten von ca. 14 mAcm-2, und die entsprechenden Brennstoffzellentests zeigen einen Benchmark für eine Polymer/Hydrogenase-basierte Biobrennstoffzelle mit herausragenden Leistungsdichten von 5.4 mWcm-2 bei 0.7 V Zellspannung. Darüber hinaus wird die hochempfindliche [FeFe]-Hydrogenase durch das Redoxpolymer vor Sauerstoffschäden geschützt und kann unter 5%O2 arbeiten.Diese Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Rahmen der Deutschen Exzellenzinitiative, Exzellenzcluster RESOLV (EXC-2033; Projektnummer 390677874) finanziell unterstützt. J.A.B, W.L. bedanken sich für die Fçrderung durch die Max-Planck-Gesellschaft, und J.A.B. dankt für die Förderung durch das Schwerpunktprogramm "Eisen-Schwefel für Leben" der DFG: Kooperierende Funktion von Eisen-Schwefel-Zentren in Assemblierung, Biosynthese, Katalyse und Krankheit" (SPP 1927) Projekt BI 2198/1-1. Open Access Veröffentlichung ermöglicht und organisiert durch Projekt DEAL