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化学进展 2008, Vol. 20 Issue (0708): 1233-1240 前一篇   

• 综述与评论 •

微生物燃料电池的产电机制*

卢娜1,2 周顺桂2 倪晋仁1**   

  1. (1. 北京大学环境工程系 教育部水沙科学重点实验室 北京 100871;
    2. 广东省生态环境与土壤研究所 广东省农业环境综合治理重点实验室 广州 510650)
  • 收稿日期:2007-08-21 修回日期:2007-09-17 出版日期:2008-08-24 发布日期:2008-08-24
  • 通讯作者: 倪晋仁
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Mechanism of Energy Generation of Microbial Fuel Cells

Lu Na1,2 Zhou Shungui2 Ni Jinren1**   

  1. (1.Department of Environmental Engineering, Peking University, Key Laboratory of Water and Sediment Sciences, Ministry of Education, Beijing 100871, China; 2.Guangdong Key Laboratory of Agricultural Environment Pollution Integrated Control, Guangdong Institute of Eco-Environment and Soil Sciences, Guangzhou 510650, China)
  • Received:2007-08-21 Revised:2007-09-17 Online:2008-08-24 Published:2008-08-24
  • Contact: Ni Jinren
微生物燃料电池（MFC）利用微生物作催化剂直接从可降解有机物中提取电能，它具有废弃物处置与产电双重功效，是未来理想的产电方式和有机废弃物资源化处置工艺。当前MFC技术的主要限制因素是电池输出功率低。MFC产电机制的研究是深入掌握电池工作状态、改善电池构造、优化电极材料从而提高输出功率的理论基础。本文将MFC产电机制分为5个步骤，即底物生物氧化、阳极还原、外电路电子传输、质子迁移、阴极反应，对其进行了详细评述，并提出了产电机制研究的发展趋势与今后的研究思路。
关键词： 微生物燃料电池, 产电机制, 电子传递, 输出功率
Microbial fuel cell(MFCs) are the emerging technology for producing electricity directly from biodegradable organic matter using bacteria as catalyst. One of the most promising applications for MFCs is to use them simultaneously treating organic wastes while accomplishing power generation. The main problems for MFC are low electron transfer and power density.The electron transfer from microbial cell to the fuel cell anode, as a process that links microbiology and electrochemistry, represents a key factor that defines the MFC power and energy output. In the paper, five key steps including fuel bio-oxidation, electron transfer to anode, electron transfer through the external circuit, proton diffusion and cathode reaction for electricity generation by MFC systems are identified and discussed in detail. Finally, the potential study directions in the future are prospected.
Key words: microbial fuel cells, mechanism of energy generation, electron transfer, output power

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微生物燃料电池的产电机制*