用于污水处理的微生物燃料电池研究最新进展
摘要：微生物燃料电池技术目前取得了突破性的进展，并迅速成为废水处理的热点。本文介绍了微生物燃料电池的工作原理和特点，结合微生物燃料电池的发展，对其结构、运行条件，产电微生物及提高电池产电性能作了综述，探讨了提高微生物燃料电池性能的关键问题，并展望其应用前景。
关键词：微生物燃料电池；污水处理；功率密度；库仑效率；产电细菌
目前，广泛采用的污水处理技术主要是好氧生物 处理和厌氧生物处理两种方法。前者要消耗大量能量，运行费用高。后者运行费较低，但甲烷的回收利用 问题没有得到很好的解决。有机废水中含有大量易生 物降解物质，如果能够利用这些物质直接回收能源则 将克服传统污水生物处理的固有缺点，并从根本上缓 解当今人类面临的水污染与能源短缺问题。 微生物燃料电池(Microbial fuel cell，MFC)是近年迅速发展起来的一种融合了污水处理和生物产 电的新技术，它能够在处理污水的同时收获电能，因 此受到广泛的关注。MFC的研究始于20世纪80年 代。20世纪90年代起，利用微生物发电的技术出现 了较大突破，MFC在环境领域的研究越加深入。
1991年开始出现使用微生物燃料电池处理生活污水的范例，然而，直到最近几年用MFC处理生活污水得到的电池功率才有所增强。特别是Logan等 研发的以市政及工业污水为底物的新型MFC，可以在对污水进行生物处理的同时获得电能，不仅降低 污水处理厂的运行费用，而且有望实现废物资源化。目前，我国仅有极少数单位在微生物燃料电池方面进行了初步探索，利用微生物将废水中有机物的化学能转化为电能，既净化了污水又获得了能量，这无疑是污水处理理念的重大革新，具有不可估量的发展潜力。
1 MFC工作原理
MFC是燃料电池中特殊的一类。MFC利用不同的碳水化合物和废水中的各种复杂物质，通过微生物 作用进行能量转换(如碳水化合物的代谢或光合作用)，把呼吸作用产生的电子传输到细胞膜上，然后 电子从细胞膜转移到电池的阳极，经外电路，阳极上 的电子到达阴极，由此产生外电流;同时将产生的氢 离子通过质子交换膜(PEM)传递到阴极室，在阴极 和电子、氧反应生成水，实现电池内电荷的传递，从而完成整个生物电化学过程和能量转化过程。
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