隨著全球化石油燃料的減少和由此產(chǎn)生的溫室效應(yīng)的加劇，一種清潔高效的能源走進了人們的視野，它便是微生物燃料顆粒電池。微生物燃料電池(Microbiological Fuel Cells)并非剛剛出現(xiàn)的一項技術(shù)，早在1910年，英國植物學(xué)家馬克·比特首次發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌的培養(yǎng)液能夠產(chǎn)生電流，于是，他用鉑作電極，將其放進大腸桿菌和普通酵母菌培養(yǎng)液里，成功制造出了世界第一個微生物燃料電池。 

           利用微生物的作用進行能量轉(zhuǎn)換(如碳水化合物的代謝或光合作用等)，把呼吸作用產(chǎn)生的電子傳遞到電極上，這樣的裝置叫微生物燃料電池。用微生物作生物催化劑，可以在常溫常壓下進行能量轉(zhuǎn)換。

           縱觀微生物燃料電池的發(fā)展歷史，經(jīng)歷了幾種形式的變革[2]。早期的微生物燃料電池是將微生物發(fā)酵的產(chǎn)物作為電池的燃料，如從家畜糞便中提取甲烷氣體作為燃料發(fā)電。20世紀(jì)60年代末以來，人們將微生物發(fā)酵和制電過程合為一體。20世紀(jì)80年代后，由于電子傳遞中間體的廣泛應(yīng)用，微生物燃料電池的輸出功率有了較大提高，使其作為小功率電源而使用的可行性增大，并因此推動了它的研究和開發(fā)。2002年后，隨著直接將電子傳遞給固體電子受體的菌種的發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)明了無需使用電子傳遞中間體的微生物電池，其中所使用的菌種可以將電子直接傳遞給電極。由于微生物燃料電池能夠長時間提供穩(wěn)定電能，所以它在諸如深海底部和敵方境內(nèi)的軍事裝備這些“特殊區(qū)域”具有潛在用途．近年來，微生物燃料電池的研究受到了廣泛關(guān)注。  

        1.微生物燃料電池的工作原理和分類 

        微生物燃料電池是利用微生物作為反應(yīng)主體，將燃料(有機物質(zhì))的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置。其工作原理與傳統(tǒng)的燃料電池存在許多相同之處，以葡萄糖作底物的燃料電池為例，其陰陽極化學(xué)反應(yīng)式如下[3]：  

    陽極反應(yīng)  C6H12O6+6H2

0 CO2+24e-+24H+     陰極反應(yīng)  6O2+24e-+24H+12H2O   

     一般而言，微生物燃料電池都是在缺氧條件下通過向陽極傳遞電子氧化電子供體來實現(xiàn)的(見圖1)，電子供體可以是微生物代謝底物，也可以是人工添加的輔助電子傳遞中間體，這種中間體能夠從微生物那里獲得電子，然后將獲得的電子傳遞到陽極。有些情況下，微生物本身可以產(chǎn)生可溶性電子傳遞中間體，或者直接將產(chǎn)生的電子傳遞到陽極表面，電子通過外電路到達陰極，有機物氧化過程中釋放的質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜到達陰極，而這種交換膜能限制溶氧進入陽極室，最后，電子、質(zhì)子和氧氣在陰極表面結(jié)合形成水。