《微生物燃料电池研究进展.》.pdf

综述 生命科学仪器 2007第5卷/ 1月刊 微生物燃料电池研究进展 杨冰，高海军，张自强 （北京理工大学生命科学与技术学院，北京100081） 摘要 微生物燃料电池，是微生物技术与电池技术相结合的产物，利用微生物整体为催化剂催化燃料转化为电能的装 置。近年来，相继有多种微生物菌株被发现有电化学活性，大大拓展了微生物燃料电池的应用领域，如直接制造生物传 感器、处理废水产电等。微生物燃料电池的研究与应用，对缓解当前的能源危机有重大意义，其发展潜力很大。文章简 述了微生物燃料电池的工作原理和结构，综述了国内外必威体育精装版的研究进展，分析了影响电池性能的各参数的关系，期望对 微生物燃料电池的开发有所帮助。 关键词 微生物燃料电池，电子中介体，生物燃料电池，研究现状 1352930库仑的电能，其效率可达40％。远高于现在 1 引言 使用的电池的效率而且还有10％的潜力可挖。人们正 1.1微生物燃料电池研究的背景 在构想建立细菌发电站,比如基于10m见方的立方体容 能源是人类赖以生存和发展的重要资源，随着 器内的细菌培养液可建立起一个1000kw的细菌发电 全球经济的蓬勃发展，能源供需之间存在的矛盾也 站，每小时耗糖量为 200kg，发电成本虽然高一些，但 日趋明显。充足而稳定的能源是推动经济发展的关 这是一种对环境无污染的 “绿色”电站，且随着技术 键因素。然而，现有的能源利用方式存在如下缺点： 的发展，完全可用诸如锯末、秸秆、落叶等废有机物 [1] 效率不高，不可再生，环境污染严重等。当前主要使 的水解物来代替糖液 。 用的矿物燃料，无论石油还是煤矿，在燃烧后都会产 1.2微生物燃料电池利用领域及其优越性 生大量污染空气的温室气体。而且它们还面临着储 随着微生物燃料电池的发展，它在很多方面都有 量严重短缺的问题，且在开采和利用环节上效率低 很好的应用前景。首先，微生物燃料电池的能量转化 下，污染严重。所以，发展清洁能源一直为世人所关 效率非常高，可以发展出价廉、长效的电能系统。其 注，此方面，生物质燃料电池无疑是很值得重视的一 次，微生物燃料电池利用废液、废物作燃料，不仅产 种清洁能源，正因其独特的价值而逐渐成为催生新 生了电能，而且也净化了环境。再次，微生物电池成 [1] 为新型的人体起搏器，比如以人的体液为燃料，做成 能源的生长点 。 1911年英国植物学家Potter用酵母和大肠杆菌进 体内填埋型的驱动电源。另外，从转化能量的微生物 行试验，宣布利用微生物可以产生电流，生物燃料电 电池可以发展到应用转换信息的微生物电池，作为介 [3] 池研究由此开始微生物燃料电池是利用微生物催化剂 体微生物传感器 。 [2] 微生物电池除了在理论上具有很高的能量转化效 将化学能转变为电能的装置 。1984年，美国科学家 设计出一种用于太空飞船的细菌电池，其电极的活性 率之外，还有其他燃料电池不具备的若干特点： 物来自宇航员的尿液和活细菌，但当时的细菌电池发