البطارية الحيوية مصنوعة من الميكروبات والنباتات، وتولّد تيارا كهربائيا باستخدام قطبين. على أحدهما (القطب الموجب الشحنة)، تتحرك الإلكترونات، نتيجةً لعمليات في خلايا النباتات والبكتيريا. وفي الوقت ذاته، يطلق الماء على القطب الثاني (القطب السالب).
وأفادت جامعة تولا أن النبات والميكروبات يشكّلان محطة طاقة مصغرة تعمل بتفاعلات كيميائية حيوية طبيعية. تسمى هذه "البطاريات" خلايا الوقود النباتية الميكروبية. في مثل هذه الأجهزة، غالبًا ما يكون تفاعل الكاثود هو ما يبطئ النظام بأكمله، مما يؤثر على كفاءته.
وصرّح سيرغي ألفيروف، رئيس مختبر التكنولوجيا الحيوية البيئية والطبية في جامعة تولا: "دون وجود مادة مساعدة (محفز)، يحدث التفاعل ببطء شديد، وفي خلايا الوقود الهيدروجيني الحديثة، يستخدم البلاتين باهظ الثمن كمسرّع للتفاعلات، مما يبطئ إدخال "البطاريات الخضراء" في أنظمة تنقية المياه ذاتية التشغيل أو استخدامها للحفاظ على تشغيل أجهزة الاستشعار منخفضة الطاقة وإضاءة "LED".
واقترح العلماء، مادةً أكثر فعالية من حيث التكلفة لمعالجة الأوكسجين وتحويله إلى ماء، مع زيادة طاقة خلايا الوقود الهيدروجيني بمقدار مرة ونصف.
وكتب العلماء في ورقتهم البحثية: "في عملنا، استبدلنا البلاتين بثاني أكسيد المنغنيز الأكثر توفرًا. أظهرت هذه المادة كفاءة عالية، مما حسّن خصائص خلية الوقود الميكروبية النباتية. مع المحفز القديم، كانت طاقة خرج الخلية 20 ميلي واط/م²، بينما بلغت مع المحفز الجديد 33 ميلي واط/م²، مع انخفاض متزامن في المقاومة الداخلية".
ويضيف العلماء أنه يمكن استخدام خلايا الوقود الميكروبية النباتية في المناطق ذات المناخ الدافئ، حيث توجد مشكلة في توفر المياه النظيفة.
وخلصت الدراسة إلى أنه بعد الاختبارات المعملية، سيركز فريق المختبر على توسيع نطاق النظام الناتج واختباره في ظروف قريبة من الظروف الحقيقية.