摘要：微生物燃料電池技術(shù)目前取得了突破性的進(jìn)展，并迅速成為廢水處理的熱點(diǎn)。本文介紹了微生物燃料電池的工作原理和特點(diǎn)，結(jié)合微生物燃料電池的發(fā)展，對其結(jié)構(gòu)、運(yùn)行條件，產(chǎn)電微生物及提高電池產(chǎn)電性能作了綜述，探討了提高微生物燃料電池性能的關(guān)鍵問題，并展望其應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：微生物燃料電池；污水處理；功率密度；庫侖效率；產(chǎn)電細(xì)菌

目前，廣泛采用的污水處理技術(shù)主要是好氧生物 處理和厭氧生物處理兩種方法。前者要消耗大量能量，運(yùn)行費(fèi)用高。后者運(yùn)行費(fèi)較低，但甲烷的回收利用 問題沒有得到很好的解決。有機(jī)廢水中含有大量易生 物降解物質(zhì)，如果能夠利用這些物質(zhì)直接回收能源則 將克服傳統(tǒng)污水生物處理的固有缺點(diǎn)，并從根本上緩 解當(dāng)今人類面臨的水污染與能源短缺問題。 微生物燃料電池(Microbial fuel cell，MFC)是近年迅速發(fā)展起來的一種融合了污水處理和生物產(chǎn) 電的新技術(shù)，它能夠在處理污水的同時(shí)收獲電能，因 此受到廣泛的關(guān)注。MFC的研究始于20世紀(jì)80年 代。20世紀(jì)90年代起，利用微生物發(fā)電的技術(shù)出現(xiàn) 了較大突破，MFC在環(huán)境領(lǐng)域的研究越加深入。

1991年開始出現(xiàn)使用微生物燃料電池處理生活污水的范例，然而，直到最近幾年用MFC處理生活污水得到的電池功率才有所增強(qiáng)。特別是Logan等 研發(fā)的以市政及工業(yè)污水為底物的新型MFC，可以在對污水進(jìn)行生物處理的同時(shí)獲得電能，不僅降低 污水處理廠的運(yùn)行費(fèi)用，而且有望實(shí)現(xiàn)廢物資源化。目前，我國僅有極少數(shù)單位在微生物燃料電池方面進(jìn)行了初步探索，利用微生物將廢水中有機(jī)物的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，既凈化了污水又獲得了能量，這無疑是污水處理理念的重大革新，具有不可估量的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 MFC工作原理

MFC是燃料電池中特殊的一類。MFC利用不同的碳水化合物和廢水中的各種復(fù)雜物質(zhì)，通過微生物 作用進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換(如碳水化合物的代謝或光合作用)，把呼吸作用產(chǎn)生的電子傳輸?shù)郊?xì)胞膜上，然后 電子從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)移到電池的陽極，經(jīng)外電路，陽極上 的電子到達(dá)陰極，由此產(chǎn)生外電流;同時(shí)將產(chǎn)生的氫 離子通過質(zhì)子交換膜(PEM)傳遞到陰極室，在陰極 和電子、氧反應(yīng)生成水，實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)電荷的傳遞，從而完成整個(gè)生物電化學(xué)過程和能量轉(zhuǎn)化過程。

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