Eine energieeffiziente und ressourcenschonende Wasserwirtschaft kann zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten. Eine Schlüsselfunktion nimmt dabei die mikrobielle Brennstoffzelle (MBZ) ein.

Die MBZ nutzt die im Abwasser chemisch gebundene Energie für eine direkte Umwandlung in Strom, wobei gleichzeitig das Abwasser gereinigt wird. Exoelektrogene Mikroorganismen verstoffwechseln hierbei die anodenseitig vorliegenden organischen Substrate und setzten dadurch Elektronen frei. Diese gelangen über einen äußeren Stromkreis zur Kathode, an welcher die Sauerstoffreduktion stattfindet. Aus der Literatur und durch eigene Erfahrungen im Vorläuferprojekt ist bereits bekannt, dass die Kathode aufgrund ihrer geringen elektrochemischen Leistungsfähigkeit die limitierende Komponente einer MBZ darstellt. Derzeitige Untersuchungen gelten folglich geeigneten Kathodenbauformen, verbesserten Herstellungsverfahren sowie deren Skalierbarkeit. Innerhalb des Projektes DEMO-BioBZ wird daher das Scale-up der katalytischen Beschichtung von Gasdiffusionselektroden für den Einsatz in einer MBZ untersucht.

In der Arbeitsgruppe am ICVT wird zunächst an der Entwicklung einer geeigneten Suspension auf Basis anorganischer Katalysatoren geforscht. Unterschiedliche Rezepturen werden mittels Sprühbeschichtung auf vorerst kleine Elektrodenoberflächen aufgetragen und bewertet. Die Bewertung der Elektroden erfolgt mithilfe elektrochemischer und physikalisch-chemischer Charakterisierungsmethoden. Für eine skalierbare, gleichmäßige Beschichtung der Elektroden wird eine Beschichtungsanlage entwickelt und aufgebaut. Langfristiges Ziel ist die Herstellung von Gasdiffusionselektroden mit einer Fläche von einem Quadratmeter und ihr Einsatz in einer Demonstrationsanlage zur Bewertung der Funktion einer MBZ.