Page 11 - 《精细化工》2021年第1期

第 38 卷第 1 期 精 细 化 工 Vol.38, No.1
202 1 年 1 月 FINE CHEMICALS Jan. 2021

综论
微生物燃料电池技术及其影响因素研究进展

郑琳姗 1,2 ，张秀玲 1,2* ，李惠雨 1,2 ，刘远峰 1,2 ，李从举 1,2*

（1. 北京市工业典型污染物资源化处理重点实验室，北京 100083；2. 北京科技大学 能源与环境工程学
院，北京 100083）

摘要：微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）作为一种绿色能源技术，通过微生物的氧化代谢作用将废水
中的有机质降解的同时产生电能。然而，其相对较低的产电效率限制了 MFC 的工业化应用。该文介绍了影响
MFC 性能的诸多因素，如设备的构型限制、电极材料、阳极底物、阳极微生物和质子交换膜等，提出优化 MFC
的设计，提高 MFC 的产电性能，降低投入成本可解决 MFC 产业化应用的弊端，并对未来 MFC 的发展方向进
行了展望。
关键词：微生物燃料电池；产电性能；生物质能；催化；能源
中图分类号：TM911.45 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2021) 01-0001-08 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Research progress on microbial fuel cell technology and its influencing factors

1,2
1,2
1,2
ZHENG Linshan , ZHANG Xiuling 1,2* , LI Huiyu , LIU Yuanfeng , LI Congju 1,2*
（1. Beijing Key Laboratory of Resource-Oriented Treatment of Industrial Pollutants, Beijing 100083, China; 2. School
of Energy and Environmental Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China）
Abstract: Microbial fuel cell (MFC) as a green energy technology degrades organic matter in wastewater
and simultaneously generates electricity by the oxidative metabolism of microorganisms. However, its
relatively low power generation efficiency limits the industrial application of MFC. Many factors affecting
the performance of MFC, such as configuration limitation of device, electrode materials, anode substrate,
anode microorganisms and proton exchange membranes are introduced. It is pointed out that optimizing the
design of MFC, improving the power generation performance of MFC, and reducing the input cost can
solve the shortcomings of MFC industrial application. Finally, the future development direction of MFC is
prospected.
Key words: microbial fuel cell; electricity generation performance; biomass energy; catalysis; energy

随着经济全球化的发展，环境污染和能源短缺 义。目前，工业废水的主要处理方法有化学氧化法、
[1]
问题日益严重 。化石燃料、核能和可再生能源已 吸附法、生化法等，但这些技术存在处理效率低，
被视为主要能源，在化石燃料供应减少的条件下， 需要能源以及不能有效地从废水中捕获能量的缺
对经济、科技、工业的发展产生重大影响，开发一 点，并且容易产生二次污染的问题。有研究表明，
[3]
种绿色能源技术以降低煤和石油燃料的使用符合可 废水中的化学能是处理废水消耗能量的 9.3 倍 ，因
[2]
持续发展的需要 。此外，废水中污染物难以降解， 此，有效利用废水中的化学能具有重要意义。
未经处理的生活污水和工业废水排入水体，会造成 微生物燃料电池（MFC）作为生物电化学系统，
严重的水污染，从而影响人体健康，因此，研究高 利用微生物的催化代谢作用将废水中的有机物分解
[4]
效率、低成本、环境友好的水处理技术具有重要意 为无机物，同时产生电能 ，是解决环境问题和能

收稿日期：2020-07-03; 定用日期：2020-08-25; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200590
基金项目：国家自然科学基金（51973015）；北京市自然科学基金（2202029）；中央高校基本科研业务费专项资金（06500100，06121062）；
中国博士后科学基金（2019M660019）；北京市青年人才托举工程项目
作者简介：郑琳姗（1997—），女，硕士生，E-mail：1335147569@qq.com。联系人：张秀玲（1989—），女，博士后，E-mail：zxl3705@sina.com；
李从举（1972—），男，博士生导师，E-mail：congjuli@126.com。