علماء روس يطورون بطارية حيوية من الميكروبات والنباتات غير المضرة بالبيئة

نجح علماء روس من جامعة "تولا"، في زيادة كفاءة توليد الكهرباء بشكل ملحوظ باستخدام "بطاريات حيوية" مصنوعة من الميكروبات والنباتات، ويمكن لهذه الأجهزة إنتاج الكهرباء ليس فقط من دون الإضرار بالبيئة، ولكن أيضاً عن طريق تنقية مياه الصرف الصحي.

"البطارية الحيوية" تولّد تياراً كهربائياً باستخدام قطبين، على أحدهما (القطب الموجب الشحنة)، تتحرّك الإلكترونات، نتيجةً لعمليات في خلايا النباتات والبكتيريا. وفي الوقت ذاته، يطلق الماء على القطب الثاني أو ما يسمى بـ (القطب السالب).

وأفادت العلماء بأنّ "النبات والميكروبات يشكّلان محطة طاقة مصغّرة تعمل بتفاعلات كيميائية حيوية طبيعية". وتسمّى هذه البطاريات "خلايا الوقود النباتية الميكروبية". وفي مثل هذه الأجهزة، غالباً ما يكون تفاعل "الكاثود" هو ما يبطّئ النظام بأكمله، مما يؤثّر على كفاءته.

وفي هذا الإطار، قال سيرغي ألفيروف، رئيس مختبر التكنولوجيا الحيوية البيئية والطبية في جامعة تولا: "من دون وجود مادة مساعدة (محفّز)، يحدث التفاعل ببطء شديد، وفي خلايا الوقود الهيدروجيني الحديثة، يستخدم البلاتين باهظ الثمن كمسرّع للتفاعلات، مما يبطّئ إدخال البطاريات الخضراء في أنظمة تنقية المياه ذاتية التشغيل أو استخدامها للحفاظ على تشغيل أجهزة الاستشعار منخفضة الطاقة وإضاءة LED".

واقترح العلماء، مادةً أكثر فعّالية من حيث التكلفة لمعالجة الأوكسجين وتحويله إلى ماء، مع زيادة طاقة خلايا الوقود الهيدروجيني بمقدار مرة ونصف المرة.

وكتب العلماء في ورقتهم البحثية: "في عملنا، استبدلنا البلاتين بثاني أكسيد المنغنيز الأكثر توفّراً. وأظهرت هذه المادة كفاءة عالية، مما حسّن خصائص خلية الوقود الميكروبية النباتية. مع المحفّز القديم، كانت طاقة خرج الخلية 20 ميلي واط/م²، بينما بلغت مع المحفّز 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 توفّر المياه النظيفة".

وخلصت الدراسة إلى أنه بعد الاختبارات المعملية، سيركّز فريق المختبر على توسيع نطاق النظام الناتج واختباره في ظروف قريبة من الظروف الحقيقية.

اقرأ أيضاً: علماء روس يطورون محركاً للأقمار الصناعية يعمل للأبد