Open Access

Christoph K. Tanne, Gero Göbel, Fred Lisdat

• Unter Verwendung von mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren wurde in dieser Studie eine neuartige Anode zum Einsatz in Biobrennstoffzellen entwickelt. Dazu wurde das rekombinante Enzym Pyrrolochinolinchinon(PQQ)- abhängige Glucosedehydrogenase kovalent an eine aus PQQ bestehenden Zwischenschicht gekoppelt, welche zuvor an die Kohlenstoffnanoröhren adsorbiert war. Die Nanoröhren wurden aufgrund ihrer Thiolmodifikation chemisorptiv auf einer Goldelektrode gebunden. In glucosehaltiger Lösung konnte der Start eines katalytischen Stroms bei einem Potential von -80 mV vs. Ag/AgCl (1 MKCl) beobachtet werden. Unter Substratsättigung wurden Stromdichten im Bereich von 170 bis 200 μA/cm2 gemessen. Dieses System basiert auf einem mediatorvermittelten Elektronentransfer. Die entwickelte (PQQ)-GDH-MWCNT-Elektrode wurde mit einer MWCNT-modifizierten Elektrode kombiniert, bei der Bilirubinoxidase (BOD) als Biokatalysator fungiert. Daraus resultierte eine membranfreie Biobrennstoffzelle mit einem leichgewichtspotential von 600 mV und Leistungsdichten im Bereich von 20-25 μW/cm2.
• In this study a biofuel cell anode is developed on the basis of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). Recombinant pyrroloquinoline quinone (PQQ) dependent glucose dehydrogenase is covalently coupled to a PQQ-layer which is adsorbed onto thiolmodified MWCNTs. The MWCNTs are chemisorbed to a gold electrode. In the presence of glucose a catalytic current starts at a potential of -80 mV vs. Ag/AgCl, 1 M KCl. Under substrate saturation current densities of 170 to 200 μA/cm2 can be achieved. The operation is based on mediated electron transfer of the enzyme. This (PQQ)-GDH-MWCNT-electrode is combined with a MWCNT-modifi ed electrode to which bilirubin oxidase (BOD) is covalently coupled. The resulting membrane-free biofuel cell has an open cell potential of 600 mV and can achieve power densities in the range of 20-25 μW/cm2.