微生物燃料電池

早期將微生物發酵的產物作為電池的燃料；

1910年，英國植物學家馬克·比特首次發現了細菌的培養液能夠產生電流，他用鉑作為電極成功製造出了世界第一個微生物燃料電池；

20世紀60年代微生物發酵和產電過程合為一體；

20世紀80年代電子傳遞中間體的廣泛應用；

1984年，美國製造了一種能在外太空使用的微生物燃料電池，它的燃料為宇航員的尿液和活細菌，不過放電率極低；

2002年後，無需使用電子傳遞中間體。

2016年，英國巴斯大學、倫敦大學瑪麗皇後學院及布里斯托爾生物能源中心的研究人員共同推出了一款以尿液充當燃料的為生物燃料電池

1、從MFC的構成，陽極擔負著微生物附著並傳遞電子的作用，它決定MFC產電能力的重要因素，同時也是研究微生物產電機理與電子傳遞機理的重要輔助工具。現在（截止2012年），MFC陽極主要是以碳為主要材料，包括碳紙、碳布、石墨棒、碳氈、泡沫石墨以及碳纖維刷。

2、陽極是微生氧化分解有機物的場所，所以微生物的量也就能影響產電量。因此陽極材料的選擇主要就是考慮材料的比表面積，此外，陽極除了材料還有就是陽極附著的微生物。目前（截止2012年）已知的產電微生物有希瓦菌、假單胞菌、泥細菌等。但是在應用範圍內，很少使用純菌，而多數使用的為混合菌群。相較與純菌，混合菌具有阻抗環境衝擊能力強、利用基質範圍廣、降解底物速率和能量輸出效率高的優點。通常使用的是厭氧發酵液、河道的厭氧底泥以及污水處理廠的厭氧活性污泥。

1、質子透過材料可以是鹽橋，也要以是多孔的瓷隔膜，理想的材料是只允許質子透過，而基質、細菌和氧氣等都被截留的微孔材料。

2、現在試驗中大多數選用的是質子交換膜PEM。

1、研究表明，陰極是制約MFC產電的主要原因之一。最理想的陰極電子受體應當是氧氣，但是從氧氣的還原動力學來看，氧氣的還原速度較慢，這直接影響了MFC的產電性能。於是在陰極加入各種催化劑來提高氧氣的還原速率的研究開始了。根據陰極催化劑的種類可以將MFC陰極分為非生物陰極和生物陰極。

非生物陰極：

（1）優點：氧氣作為唯一電子受體，廉價易得。

（2）缺點：石墨電極需要加入催化劑，鉑電極昂貴、易使催化劑中毒失效。

生物陰極：

（1）優點：無需加入重金屬催化材料和電子傳遞介質、不會引起催化劑中毒。

（2）缺點：產生的電流不穩定。

（1）提供電能；

（2）廢水處理；

（3）生物修復；

（4）生物感測器。

可以利用一般燃料電池所不能利用的多種有機、無機物質作為燃料，甚至可利用光合作用或直接利用污水等。也就是說，地里的高粱稈，吃剩的香蕉皮，甚至是洗菜水都可以轉變成電能。

一般是在常溫，常壓，接近中性的環境中工作的。這使得電池維護成本低，安全性強。微生物的培養通常不需要苛刻的條件。

既然微生物可以利用如此多的有機原料和無機原料，那麼就不必擔心要像燒火爐一樣每天掏灰，而且不像直接燃燒那麼烏煙瘴氣，能量利用率也上了一個台階。

1、利用MPC輸出電能的特點進行新型能源的開發；

2、利用MPC電流與水中有機物之間的定量關係進行新型污水水質檢測方法的研究；

3、利用MPC的特殊環境對特殊性能的微生物進行馴化。

MFC具有廣泛的應用開發前景，但是燃料電池功率低束縛了MFC的進一步發展。因此，解決MFC發展的瓶頸因素，應依託生物電化學、深入研究非貴金屬催化劑、陰陽極材料的優化、質子交換膜的改善、微生物的篩選和培育、生物膜固化技術、MFC機構的研究與開發。

血糖發電

日本東北大學開發出了一種利用血液中的糖分發電的燃料電池。這樣的生物電池可為植入糖尿病患者體內的測定血糖值的裝置提供充足的電量，為心臟起搏器提供能量。

為處理密閉的宇宙飛船里宇航員排出的尿液，美國宇航局設計了一種巧妙的方案：用微生物中的芽孢桿菌來處理尿液，它會產生氨氣，以氨氣作為微生物電池的電極活性物質，這樣既處理了尿液，又得到了電能。一般在航天條件下，每人每天排出22克尿，能得到47瓦電力。

乳清發電

希臘研究人員研發出了以乳清為原料的微生物燃料電池。研究人員表示，乳清是製造乳酪的副產品，該研究可讓工廠從乳清等有機廢物中回收能源。乳清富含乳糖，微生物燃料電池中的微生物通過消耗乳糖來產生電流。

污水發電

2013年，美國賓夕法尼亞州立大學環境工程系教授Bruce Logan的研究組嘗試開發微生物燃料電池，試圖將未經處理的污水轉變成乾淨的水，同時發電。該項技術未來還可能實現海水淡化。目前，污水處理費時、費錢，還消耗大量能量，基本是個只投入不產出的行業，成為各國政府頭疼的一大難題。有數據稱，5%的電力消費被用於污水處理。因此，又能凈化水質、又能發電的微生物燃料電池一旦出現，將有望把污水處理變成一個有利可圖的產業。Bruce Logan教授認為，未來污水處理廠通過使用微生物燃料電池不僅可以滿足自身用電，還能向外輸電。