Uni-Journal Jena Dezember 2015

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Forschung
DasHerzstückder
neuartigenRedox-
Flow-Batterie.
Kontakt:
Prof.Dr.UlrichS.
Schubert
Tel.:03641/948200
[alsoavailablein
Foto:AGSchubert
Kunststoff für die Energiewende
Chemiker präsentieren neuartige Redox-Flow-Batterie auf Polymer-Basis
Sonne und Wind sind wichtige erneuer-
bare Energiequellen, die jedoch natürli-
che Schwankungen zeigen: Bei starkem
Wind und Sonnenschein wird zu viel, bei
Windstille und Wolken zu wenig Strom
produziert. Für stabile Energienetze
braucht es daher Stromspeicher. Viel-
versprechend sind sogenannte Redox-
Flow-Batterien, die allerdings bislang
einen Nachteil haben: Es werden teure
Metalle und aggressive Säuren genutzt.
Einen entscheidenden Schritt zu einer
ökonomischen Redox-Flow-Batterie ist
nun einem Forscherteam der Uni Jena,
des Zentrums für Energie und Umwelt-
chemie (CEEC Jena) und der JenaBat-
teries GmbH – einer Ausgründung der
FSU – gelungen: Sie haben eine Redox-
Flow-Batterie auf Basis von Polymeren
und einer ungefährlichen Kochsalzlösung
entwickelt, die sie jüngst im Wissen-
schaftsmagazin Nature präsentierten
eu-
artige an unserem Batteriesystem ist,
dass es günstiger hergestellt werden
kann, aber fast die Kapazität und Leis-
tung herkömmlicher, metall- und säu-
rehaltiger Systeme erreicht“, sagt Dr.
Martin Hager.
Preisgünstig und ungiftig
Bei einer Redox-Flow-Batterie beste-
hen die Elektroden nicht aus Feststoffen,
sondern liegen in gelöster Form vor: Die
Elektrolytlösungen lagern in zwei Tanks,
die den Plus- und Minus-Pol bilden und
als Energiespeicher dienen. Mithilfe
einer Pumpe werden sie in eine elekt-
rochemische Zelle gebracht, in der die
Elektrolyte chemisch reduziert bzw. oxi-
diert werden, so dass elektrische Ener-
gie frei wird oder gespeichert werden
kann. „Bei diesen Systemen lassen sich
Energiemenge und Leistung unabhängig
voneinander einstellen. Zudem ist die
Selbstentladung gering“, erklärt Martin
Hager. Bisherige Systeme verwenden
als Elektrolyte meist in Schwefelsäure
gelöste Ionen des Metalls Vanadium.
Die Jenaer Redox-Flow-Batterie ver-
wendet hingegen neuartige Kunststoffe:
Diese ähneln in ihrem Aufbau Plexiglas
und Styropor, doch sie sind so um funk-
tionale Einheiten ergänzt, dass sie Elekt-
ronen aufnehmen bzw. abgeben können.
Als Lösungsmittel sind keine aggres-
siven Säuren notwendig, sondern die
Polymere „schwimmen“ in einer wäss-
rigen Kochsalzlösung. „Auf diese Weise
können wir eine einfache und preisgüns-
tige Zellulose-Membran verwenden und
auf giftige und teure Metalle verzichten“,
erklärt Tobias Janoschka, Erstautor der
aktuellen Studie. „Diese auf Polymeren
basierende Redox-Flow-Batterie eignet
sich daher ideal als Energiespeicher für
große Windkraft- und Solaranlagen“, er-
gänzt Prof. Dr. Ulrich S. Schubert. ch
Wie aus Pflanzen Zombies werden
Forscher klären molekulare Ursachen für bakterielle Pflanzenkrankheit auf
Es liest sich wie eine Horror-
Geschichte, an deren Anfang
eine Idylle steht: Üppig blü-
hende gesunde Pflanzen,
umschwärmt von zahlreichen
Insekten. Von ihrem Besuch
profitieren gewöhnlich beide
Seiten. Doch manchmal brin-
gen die Insekten – in diesem
Fall bestimmte Zikaden –
auch schweres Unheil.
„Die Insekten übertragen
Bakterien, sogenannte Phyto-
plasmen, die den Lebenszyk-
lus der Pflanzen zerstören“,
sagt Prof. Dr. Günter Thei-
ßen. Statt Blüten bilden die
befallenen Exemplare nur verkümmerte
Blattstrukturen aus, eine geschlechtliche
Fortpflanzung ist so nicht mehr möglich.
„Diese Pflanzen werden zu lebendenTo-
ten“, veranschaulicht der Genetiker, „die
nur noch zur Verbreitung der Bakterien
dienen.“ Daher bezeichnen die Wissen-
schaftler sie auch als „Zombies“.
Prof. Theißen und seinemTeam ist es
gelungen, einen wesentlichen Beitrag
zur Aufklärung der molekularbiologi-
schen Grundlagen dieses Phänomens zu
leisten. In der Zeitschrift „Trends in Plant
Science“ erklären die Forscher, wie die
Parasiten in die Entwicklung
der Pflanzen eingreifen.
Hauptverantwortlich dafür
ist ein Eiweiß mit Namen
SAP54, erläutert Doktorand
Florian Rümpler, Erstautor der
Publikation (DOI: 10.1016/j.
tplants.2015.08.004). „Die-
ses Eiweiß stammt aus den
Bakterien und ähnelt in seiner
Struktur stark einem Eiweiß,
das in der Pflanze mit ande-
ren Proteinen einen regu-
latorischen Komplex bildet,
der für eine normale Blüten-
entwicklung sorgt.“ Wie die
Forscher zeigen konnten,
ahmt SAP54 die Struktur pflanzenei-
gener „MADS-Domänen“-Proteine so
perfekt nach, dass diese an SAP54 statt
an ihresgleichen binden. Dies führt zur
Degradierung der MADS-Domänen-Pro-
teine und verhindert die Ausbildung von
Blütenblättern und -organen. US
Foto:J.Scheere
Kontakt:
Prof.Dr.Günter
Theißen,Florian
Rümpler
Tel.:03641/949550,
03641/949564
.
de,florian.ruempler@
uni-jena.de
DoktorandFlorianRümpleristErstautorderaktuellenPublikation.