Page 19 - 《精细化工》2020年第9期

第 9 期 刘远峰，等: 微生物燃料电池中阳极产电菌的研究进展 ·1733·

落结构，在阳极生物膜上发现了 15 种产电菌属，温 法组装了双石墨烯阳极 MFCs，发现电极上变形菌
度较低时，生物膜中的酶活性低，微生物代谢速率 的数量大大增加，有利于提高产电性能，产生的最
2
减慢，出水水质及 MFCs 的产电量呈衰减趋势。 大输出功率密度为（124.58±6.32）mW/m 。表 2 列
CHEN 等 [46] 通过原位微生物诱导还原和极性反转方 举了微生物在 MFCs 中应用的部分案例。

表 1 产电微生物类群
Table 1 Electrogenic microorganisms groups

界 门 纲 科 种 相关报道
细菌 变形菌门 α-变形菌纲 慢生根瘤菌科 沼泽红假单胞菌 产电性能好，有机物降解效率高，最古老的微生
物之一 [29]
3
布鲁菌科 人苍白杆菌 条件致病菌，产电性能好，功率密度可达 2.63 W/m ，
是同类 MFCs 的 20 倍，富马酸作为电子传递中介
体 [32]
醋酸杆菌科 氧化葡糖杆菌 革兰氏阴性菌，适宜生长温度 25~30 ℃，适宜降
解高浓度糖废水 [33]
β-变形菌纲 丛毛单胞菌科 铁还原红育菌 还原铁（Ⅲ），无需外加介体，氧化有机物能量转
换率高，微生物在电子传递过程中获取能量，有
利于 MFCs 长期运行 [14]
硝化杆菌科 亚硝化单胞菌 在 MFCs 装置内实现同步硝化反硝化，对氨氮的
2
去除率较高，同时可产生 0.4 A/m 电流密度，革
兰氏阴性菌 [34]
γ-变形菌纲 希瓦氏菌科 希瓦氏菌 与金属和矿物接触便产生电流，一种理想的生物
电池，可把电子从体内传到电子受体上 [15]
假单胞菌科 铜绿假单胞菌 革兰 氏阴性菌，延 长该菌的存活 时间可提高
MFCs 的产电量，自身可分泌吩嗪类化合物，可
作为电子传递中介体 [29]
肠杆菌科 肺炎克雷伯菌 L17 在 MFCs 运行过程中，会产生 2,6-二叔丁基苯醌
作为电子穿梭体，且会产生 420 mV 的输出电压，
MFCs 启动时间快，为 48 h [35]
δ-变形菌纲 地杆菌科 硫还原地杆菌 是纯培养微生物中产电性能最好的，这与微生物
细胞外表面的表型变化有关，具有丰富的纳米导
线，可产生的功率密度高达 3.9 W/m 2 [36]
地杆菌科 金属还原地杆菌 能够还原金属如铁、铀、锰，变得难以溶解，以
缩小污染范围，对偶氮染料及垃圾渗滤液具有较好
2 [37]
的去除效率，可产生功率密度高达 439.1 mW/m
地杆菌科 Geopsychrobacter 革兰氏阴性菌，无鞭毛，耐寒，适宜应用在低温
electrodiphilus 海底环境，制作沉积型 MFCs，可彻底氧化乙酸、
柠檬酸等产电 [38]

ε-变形菌纲 弯曲菌科 弓形菌属 革兰氏阴性菌，含有极性鞭毛，在 MFCs 装置中
可以代谢琥珀酸、丙酸和乙酸，产电性能好，可
产生最大功率密度为 296 W/m 3 [39]

酸酐菌门 全噬菌纲 全噬菌科 Geothrix fermentans 首次报道该微生物与电极还原（Fe-Ⅲ）反应相结
合以完全氧化有机化合物 [8]
厚壁菌门 芽孢杆菌纲 芽孢杆菌科 丁酸梭菌 革兰氏阳性菌，具有良好的电化学活性，为直接
型电子传递，可在高阳极电势下快速形成生物膜 [40]
真菌 子囊菌门 酵母纲 酵母科 酿酒酵母菌 兼性厌氧菌，无需电子传递中介体，应用在 MFCs
中可产生开路电压为 1.252 V，具有较高的产电性
能 [41]
古菌 广古菌门 甲烷杆菌纲 甲烷杆菌科 产甲烷菌 革兰氏阴性菌，可氧化甲烷释放电子供 MFCs 产
电，最大功率密度可达 703.89 mW/m 2 [42]