Kurkuma ist als Gewürz in vielen Küchen zu finden. Indische Wissenschaftler wollen Kurkuma nun in Brennstoffzellen einsetzen.
Dieser Artikel wurde am 24. Juni 2022 veröffentlicht
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Kurkuma ist mittlerweile weltweit in fast jeder Küche zu finden. Die Knolle der Pflanze ist getrocknet und gemahlen, fixer Bestandteil von Currypulver. Das Gewürz gibt nicht nur eine satte gelbe Farbe ab, es hat auch positive Effekte auf den Magen-Darm-Trakt. Ein neuartiges Einsatzgebiet für Kurkuma haben indische Wissenschaftler nun entdeckt. Sie haben Kurkuma mit Gold kombiniert und so eine Elektrode erzeugt, die Ethanol effizient in Elektrizität umwandeln kann. Kurkuma könnte damit Wasserstoff zum Antrieb von Brennstoffzellen ersetzen.

Wasserstoff, der in Brennstoffzellen verwendet wird, ist ein komprimiertes Gas. Ethanol, ein Alkohol aus Mais oder anderen landwirtschaftlichen Futtermitteln, ist sicherer und leichter zu transportieren als Wasserstoff, da es sich um eine Flüssigkeit handelt. „Von allen Katalysatoren für die Alkoholoxidation in alkalischem Medium ist derjenige, den wir hergestellt haben, der bisher beste”, sagt Apparao Rao, Direktor des Clemson Nanomaterials Institute (CNI).

Die Forscher haben in ihrer Studie Curcumin – die Substanz in Kurkuma – und Goldnanopartikeln kombiniert. Sie konzentrierten sich auf die Anode der Brennstoffzelle, wo das Ethanol oxidiert wird. Brennstoffzellen verwenden häufig Platin als Katalysator. Aber Platin leidet an Vergiftungen wegen Reaktionszwischenprodukten wie Kohlenmonoxid. Und es ist auch teuer. Die Forscher nutzten Gold als Katalysator. Anstatt leitende Polymere, metallorganische Gerüste oder andere komplexe Materialien zu verwenden, um das Gold auf der Oberfläche der Elektrode abzuscheiden, verwendeten die Forscher Curcumin wegen seiner strukturellen Einzigartigkeit. Curcumin wird verwendet, um die Goldnanopartikel zu dekorieren, um sie zu stabilisieren und ein poröses Netzwerk um die Nanopartikel zu bilden. Die Forscher deponierten die Curcumin-Gold-Nanopartikel auf der Oberfläche. Die dadurch erzeugte Elektrode benötigt 100-mal weniger Energie, um Ethanol effizient in Elektrizität umzuwandeln, als bei früheren Studien.

Ohne die Curcumin-Beschichtung agglomerieren die Gold-Nanopartikel und reduzieren die Oberfläche, die der chemischen Reaktion ausgesetzt ist. Die Beschichtung mit Curcumin stabilisiert das Gold und schafft eine poröse Umgebung um die Nanopartikel herum. Dadurch schaffen sie ideale Bedingungen für die Alkoholoxidation. Der nächste Schritt besteht darin, den Prozess zu skalieren und mit einem industriellen Partner zusammenzuarbeiten, der die Brennstoffzellen tatsächlich herstellen und für die reale Anwendung bauen kann.

Brennstoffzellen erzeugen Strom durch eine chemische Reaktion anstelle einer Verbrennung. Sie werden verwendet, um Fahrzeuge, Gebäude, tragbare elektronische Geräte und Notstromsysteme anzutreiben. Wasserstoff-Brennstoffzellen sind hocheffizient und produzieren keine Treibhausgase. Allerdings muss Wasserstoff aus Substanzen wie Erdgas und fossilen Brennstoffen gewonnen werden, da er auf der Erde nur in zusammengesetzter Form mit anderen Elementen in Flüssigkeiten, Gasen oder Feststoffen vorkommt. Die notwendige Extraktion erhöht die Kosten und Umweltauswirkungen von Wasserstoffbrennstoffzellen.


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Bild: Simon A. Eugster, Wikimedia