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1.3 微生物燃料电池（Microbial Fuel Cell, MFC）
1.3.1 微生物燃料电池的发展历史及研究意义 微生物燃料电池（MFC）作为一种新型的生物制能技术，集废物处理和产电于一体，是生物技术与化学技术相结合的产物。在制能的同时还能进行废物处理，因此近年来关于微生物燃料电池的研究越来越多。早在 20 世纪初叶，英国植物学家Potter利用酵母和大肠杆菌进行实验，发现微生物在新陈代谢的过程中会产生电流[5]，关于生物燃料电池的自此开始。而此后的很长一段时间，有关微生物燃料电池的研究都止步不前，直至20世纪 80年代，科学家首次发现了电子中介体，并将这种技术运用到MFC 中，尽管极大地提升了其输出功率，但相较于化学电池仍然很低，MFC 的研究发展仍处于初级阶段。进入 21世纪以后，随着科技的快速发展，人们逐渐从电池中分离出产电菌，通过研究产电菌的生理生化特性、生态多样性和电子传递特征，分析产电菌的产电机理源`自*751?文.论~文`网[www.751com.cn，对提高 MFC 的产电效率、解决能源现状具有重要意义。
1.3.2 微生物燃料电池的工作原理 微生物燃料电池的工作原理是：在阳极室厌氧条件下，微生物能够将有机物分解并释放出电子和质子，生成的电子通过生物膜或者氧化还原介体传递到阳极，经外电路转移到阴极；产生的质子通过质子交换膜从阳极转移到阴极，从而构成闭合回路产生电流。经外电路传递到阴极的电子与电子受体（空气或氧气）发生氧化还原反应，与经质子交换膜传递过来的质子结合生成水。MFC 工作原理MFC 工作原理图
1.4 微生物中的产电菌 在目前已被研究证明的，自然条件下被分离出来的产电菌绝大多数为兼性厌氧菌。主要是变形菌门、酸杆菌门和厚壁菌门的细菌，这些细菌的主要代谢方式为发酵和无氧呼吸，通过分解糖类、有机酸等获得能量供给自身生长所需[6]。在这些产电菌中以铁还原菌占绝大多数，能以 Fe3+、Mg2+进行厌氧生长，以硝酸盐作为电子受体。目前研究已经证明的产电菌有α -变形菌纲的氧化葡糖杆菌和人苍白杆菌； β -变形菌纲的铁还原红育菌[7]； γ -变形菌纲的comamonas denitrificans、希瓦氏菌、铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌[8]；δ -变形菌纲的硫还原地杆菌、金属还原地杆菌和Geopsychrobacter electrodiphilus；酸杆菌门的地发菌[9]；厚壁菌门中梭菌纲的丁酸梭菌；此外，真菌界中的酿酒酵母也可以以葡萄糖为底物，以亚甲基蓝作为电子介体进行产电。 2.材料与方法 2.1 实验试剂和反应器的启动运行 2.1.1 接种物来源 接种物取自玉泉河河流底泥、花园土壤深层土（垂直纵深 30cm）、花园土壤表层土。加入去离子水混合均匀后，置于 4℃的冰箱中静置密闭保存。
2.1.2 反应器 本实验所采用的是空气阴极单室反应器，主要为有机玻璃材料，容积约为22mL，碳刷构成阳极，碳布构成阴极，组装流程参照参考文献[10]的描述，将 44%的 PTFE 均匀涂布到碳布上作为碳基层，自然晾干 2h 后再 370℃高温下干燥30min。然后在碳布的一侧涂上60%PTFE做为扩散层，在370℃高温下固化15min，重复两次后再用PTFE 粘合，自然条件下晾干，将 C/Pt 粉末和5%Nafion 乙醇溶液混合均匀后涂布到碳布另一侧，由此制成了碳布（Pt 负载量：0.5mgPt/cm2）。