3.3.2 功率密度和极化曲线 22

3.3.3 扫描电镜 23

结 论 25

致 谢 26

参 考 文 献 27

1 引言

1.1 概述

能源是当今社会经济发展的三大支柱，随着全球经济的快速发展，煤炭、石油和 天然气等化石能源的需求越来越大，能源供应和需求的矛盾越来越明显。在未来的 10 年至 20 年内，即在 2015 年至 2025 年之间，石油的需求量将超过石油的产出量；

以目前的开采速度和已探明的石油储量，石油可足够开采 140 年，而对于煤炭则也只

供人们开采 230 年[1]。化石能源短缺问题已经相当严重。另一方面，由于化石燃料的 燃烧所带来的环境问题日益突出，严重地影响现代人的生活质量，甚至威胁到人类的 生命安全。具体原因如下：第一，化石燃料在燃烧过程中产生大量的二氧化碳，造成 了“温室效应”，使得全球气候变暖，导致冰山融化和海平面上升等一系列环境问题。 第二，煤、石油的燃烧产生了大量的固体颗粒，空气中 PM2.5 浓度明显增大，引发 了大规模的雾霾天气，造成了严重的大气污染。第三，煤和石油中有硫，氮元素，直 接燃烧会产生大量的酸性气体，导致酸雨的产生，从而破坏动植物的生长和建筑物的 结构。因此，寻求可再生的新能源以引起了世界各国的高度关注，也是科研工作者的 所面临的一个研究难题。

微生物燃料电池（Microbial fuel cell,简称 MFC）是一种利用产电菌做为催化剂， 氧化有机物，将燃料中的化学能直接转化为电能的生物反应器[1]。1911 年，英国植物 学家 Potter 用酵母和大肠杆菌进行实验，首先宣布利用微生物可以产生电流，生物燃 料电池的研究由此开始；但此后的 50 多年里，在该领域没有引起科学家的研究和关 注研究工作进展缓慢。20 世纪 90 年代初，对燃料电池的研究开始兴起，越来越多的 科研工作开始投入到 MFC 领域[2]。MFC 目前主要应用于废水处理领域，净化水体。 MFC 能够将废水中的有机污染物降解，把化学能转化成电能，在净化污水的同时产 生电能，有良好的经济效益，是一项相当有前景的技术。微生物燃料电池具有以下优 势[2]：来!自~751论-文|网www.751com.cn

（1）在常温常压下运行，中性的反应溶液，没有恶劣的生产条件，安全性相对较 强；

（2）燃料来源多样化：可以利用多种有机物，如葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠等做为 底物；

（3）无环境污染，不会产生环境污染物，可实现零排放；

（4）无需额外的能量输入，还能向外界输送电能。