微生物燃料电池的研究进展

作者：林乔 王黎 张捷 王捷 周芸 胡宁

来源：《湖北农业科学》2014年第18期

        摘要：微生物燃料电池（MFC）作为一种新型生物发电技术，目前已得到研究者们的广泛关注。通过文献的数据挖掘，对不同微生物燃料电池运行的机理、产电微生物、底物、电极材料、质子交换膜、反应器设计等方面进行分析，综述了MFC最新研究进展，并对其发展前景进行了展望。

        关键词：微生物燃料电池（MFC）；产电机理；产电微生物

        中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）18-4257-07

        微生物燃料电池（MFC）是一种新型能源回收技术。MFC的作用机制是利用微生物氧化还原有机物，将氧化还原反应中产生的电子通过电子链传递到燃料电池的电极上，从而产生电流，是一个将生物化学能转化为电能的过程。能源问题和环境问题是当今社会关注的两大焦点，利用微生物燃料电池可以在处理污染物的同时产生电能，而且在转化的过程中，MFC具有能量转化率高、燃料多样化、操作条件温和、安全无污染等优点，所以这项技术受到研究者的广泛关注。

        MFC在实际中的应用多种多样，例如工业中降解啤酒废水[1-3]、甘蔗废水产电[4]，在生活中降解生活污水[5-9]、垃圾渗滤液产电[10，11]等。近些年来，随着MFC技术的发展，可以利用底栖微生物燃料电池的电化学活性来确定细菌的亲缘关系[12]，用阴极酶催化微生物燃料电池的生物电流来加强染料脱色[13]，并用超声处理的微生物燃料电池来改变污泥中有机质的降解特性等。MFC新技术的不断突破，为中国经济、社会、环境的发展带来巨大的推动力，为资源再生利用和实现可持续发展做出了贡献。

        1 主要MFC运行原理比较

        根据产电原理的不同，MFC大致可分为3种类型：①产氢MFC，在电极上涂抹化学催化剂，利用微生物分解有机物产氢，将制氢与发电结合在一起；②光能自养MFC，利用感光微生物的光合作用，直接将光能转化为电能；③化能异养MFC，利用厌氧或兼性微生物，在厌氧的条件下利用有机物燃烧提取电子，通过电子转移产生电流。这种也是最常用的MFC反应器。