Wort der Woche
BEGRIFFE DER WISSENSCHAFT
Die Brennstoffzelle gibt ein kräftiges Lebenszeichen von sich – das Prinzip bringt immer neue Ideen für Anwendungen hervor.
Man hat längst den Überblick verloren, wie oft die Brennstoffzelle schon als Energiequelle der Zukunft gefeiert und dann wieder schubladisiert wurde. Nun gibt es einen neuen Anlauf: Der Autozulieferer Bosch will binnen drei Jahren eine Brennstoffzelle anbieten – und zwar als Ergänzung zu oder sogar anstatt von Batterien in Elektroautos. Das Kalkül: Bei Lithium-Akkus sind asiatische Hersteller weit vorn, mit Brennstoffzellen könnte die europäische Autoindustrie wieder punkten.
In Brennstoffzellen wird eine energiereiche Substanz, meist Wasserstoff, mit Sauerstoff oxidiert – ähnlich wie beim Verbrennen, nur ohne Flamme. Die frei werdende Energie kann als elektrischer Strom abgeleitet werden, wenn man Elektroden und zwischen den Reaktionskammern eine Membran einfügt, die nur manche Moleküle durchlässt und die Ladungen trennt. Die Membranen sind das Problem: Sie sind nicht ausreichend billig und langzeitstabil – trotz aller Forschungsbemühungen.
Das Grundprinzip der Brennstoffzelle – die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie – bringt laufend neue Ideen hervor. Von einer solchen berichteten diese Woche bulgarische Forscher am Rande einer Konferenz über Dürre im Donauraum an der TU Wien: Sie stellten eine „plant sediment microbial fuell cell“(PSMFC) vor, die auf Stoffwechselaktivitäten von Bakterien im Wurzelraum von Pflanzen beruht. Die Mikroorganismen bauen Ausscheidungen der Pflanzen ab, dabei bildet sich nahe der Oberfläche (wo viel Sauerstoff zugegen ist) ein Bereich, in dem positive Ladungen überwiegen, weiter unten gibt es einen Überschuss an negativen Ladungen (Elektronen). Getrennt werden diese Zonen nur durch das Erdreich dazwischen. Mit zwei Elektroden in unterschiedlichen Tiefen kann man die Ladungen ableiten – eine elegante Methode, um Sonnenenergie auf biologische Weise in Elektrizität zu verwandeln.
Im Labor funktioniert dies bereits gut. Und es hat Fantasie. Zum Beispiel bei einer Pflanzenkläranlage, in der Abwasser durch das Wurzelsystem von Pflanzen geleitet wird. Dort lebende Bakterien bauen die Verunreinigungen ab, die dabei frei werdende Energie könnte man mit Elektroden ableiten: Man hätte dann eine Kläranlage, die gleichzeitig „grünen“Strom produziert. Eine andere neue Idee betrifft Feuchtgebiete – die für den Artenschutz so wichtig sind: Wenn man bei der Renaturierung z. B. von Feuchtwiesen Elektroden integriert, hätte man zusätzlich zum Naturschutzaspekt auch einen wirtschaftlichen Nutzen.
Der Autor leitete das Forschungsressort der „Presse“und ist Chefredakteur des „Universum Magazins“.