黃麗萍，成少安

1 大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院 工業(yè)生態(tài)與環(huán)境工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 116024 2 浙江大學(xué)熱能工程研究所 能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310027

微生物燃料電池生物質(zhì)能利用現(xiàn)狀與展望

黃麗萍1，成少安2

1 大連理工大學(xué)環(huán)境學(xué)院 工業(yè)生態(tài)與環(huán)境工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 116024 2 浙江大學(xué)熱能工程研究所 能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310027

作為一種新概念的廢物處理與能源化技術(shù)，微生物燃料電池研究在過(guò)去10年里取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步和技術(shù)突破。本文在簡(jiǎn)要介紹微生物燃料電池研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，系統(tǒng)綜述了該技術(shù)及與其他技術(shù)耦合在生物質(zhì)能利用方面的最新研究進(jìn)展，重點(diǎn)分析了其中存在的問(wèn)題，并展望了該技術(shù)在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和利用方面的研究前景。

微生物燃料電池，有機(jī)廢棄物處理，生物質(zhì)能回收

Abstract:Microbial fuel cells(MFCs)that can harvest biomass energy from organic wastes through microbial catalysis have garnered more and more attention within the past decade due to its potential benefits to ecological environment.In this article, the updated progress in MFCs is reviewed, with a focus on frontier technologies such as chamber configurations, feedstock varieties and the integration of MFCs with microbial electrolysis cells for hydrogen production.And on the other hand, the challenges like development of cost-effective electrode materials, improvement of biomass energy recovery and power output, design and optimization of commercial MFC devices are presented.

Keywords:microbial fuel cells, organic waste treatment, biomass energy recovery

生物質(zhì)能是植物葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量，這些生物質(zhì)包括所有動(dòng)物、植物、農(nóng)作物、林產(chǎn)物、海產(chǎn)物(各種海草)、微生物以及由這些有生命物質(zhì)派生、排泄和代謝的城市垃圾和廢水等。高效利用這些來(lái)源豐富、可再生的生物質(zhì)能，被認(rèn)為是取代化石燃料、減少溫室氣體排放、協(xié)調(diào)人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)能源的廣泛需求與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展矛盾的重要策略和途徑，是當(dāng)今世界各國(guó)廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化方式主要有生物質(zhì)氣化、生物質(zhì)液化、生物質(zhì)固化、生物發(fā)酵等多種方式。與這些轉(zhuǎn)化方式不同，近年發(fā)展起來(lái)的微生物燃料電池(Microbial fuel cells，MFCs)技術(shù)是一種新概念的廢物處理和能源利用方式，具有在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和利用方面發(fā)揮重要作用的潛力，發(fā)展前景廣闊。

1 微生物燃料電池概況

MFCs是依靠微生物的催化作用將廢棄物或污染物中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為清潔電能的技術(shù)，具有處理廢棄物和聯(lián)產(chǎn)電能的雙重功效，代表著廢棄物資源化的重要發(fā)展方向。過(guò)去10年時(shí)間里，有關(guān)MFC研究引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注，相關(guān)論文數(shù)量經(jīng)歷了指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，研究?jī)?nèi)容在廣度和深度上均有顯著提升[1-2]，在微生物、系統(tǒng)構(gòu)型與材料等方面接連取得了重大發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破，特別是在微生物電子傳遞機(jī)制、系統(tǒng)輸出功率、低成本高性能電極及其催化材料方面取得了長(zhǎng)足進(jìn)步[3]。在MFC微生物方面，依據(jù)接種來(lái)源不同，馴化富集的MFC電催化活性菌群組成也復(fù)雜多樣。土桿菌科Geobacteraceae是 MFC陽(yáng)極中最常見菌株，其他優(yōu)勢(shì)菌還包括γ-變形菌綱Gammaproteobacteria、β-變形菌綱Betaproteobacteria、根瘤菌目Rhizobiales以及梭菌綱Clostridia等[4]。而希瓦氏菌屬Shewanella擁有豐富細(xì)胞色素的細(xì)胞膜表面、可分泌電子介體以及具有納米線結(jié)構(gòu)，具備提供和接收電子的雙重能力，不僅是MFC陽(yáng)極，也是MFC陰極特別是生物陰極 MFC的優(yōu)勢(shì)菌屬[5-6]。高溫條件下，接種海洋底泥的 MFC陽(yáng)極存在Thermincola carboxydophila菌株，而接種污水的 MFC陽(yáng)極馴化富集菌群含有脫鐵桿菌屬Deferribacter和棲熱糞桿菌屬Coprothermobacter[4]。因此，改變環(huán)境條件包括選擇特定培養(yǎng)基、提供電子受體如 Fe(ΙΙΙ)和陽(yáng)極電極、以及提供電子供體如陰極電極，并結(jié)合聚合酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)、激光掃描共聚焦顯微鏡(LSCM)等技術(shù)，是 MFC特定微生物菌群(種)篩選和表征的常用方法。而借助分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)產(chǎn)生缺陷型電活性微生物，是研究MFC電活性微生物電子傳遞機(jī)理的重要手段[4,7]。就電子傳遞機(jī)制而言，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)電微生物主要以直接電子傳遞、依靠分泌介體的間接電子傳遞、納米導(dǎo)線電子傳遞等 3種方式完成電子傳輸[1,4,7]。對(duì)混菌體系而言，不具產(chǎn)電活性的菌細(xì)胞還可能依靠或“共享”某些菌體分泌的介體，參與系統(tǒng)的電子傳遞[8-10]。從代謝角度看，這些不具電催化活性的微生物的存在具有一定的意義。特別是對(duì)復(fù)雜底物而言，無(wú)電催化活性微生物可將復(fù)雜底物發(fā)酵或分解為簡(jiǎn)單底物，后者可作為電活性微生物的“燃料”被徹底轉(zhuǎn)化為CO2[4]。因此，MFC系統(tǒng)的菌群間存在一定的協(xié)作與互助性[1,4-5,7]。在系統(tǒng)構(gòu)型方面，已開發(fā)了包括平板式[11]、立方式[12]、上流式[13]、瓶式[14]、管式[15]、旋轉(zhuǎn)陰極式[16]、陽(yáng)極陰極連續(xù)式[17]、漂浮式[18]等形狀多樣、特點(diǎn)不同的MFC反應(yīng)器，并就電極間距、陰陽(yáng)極表面積比的優(yōu)化[19]等方面開展了諸多卓有成效的研究，顯著提高了系統(tǒng)的輸出功率。在材料方面，基于碳材料的碳紙[11]、碳布[12]、碳粒[20]、碳纖維[14]、碳?xì)諿21]、碳網(wǎng)[22]和離子交換膜[15]等陰陽(yáng)極材料及其改性[23]，以及低成本催化劑[24-25]的研制，結(jié)合離子交換膜(對(duì)雙室MFC)、隔膜(對(duì)單室空氣陰極MFC)[19,26-27]等的使用和溶液成分等的優(yōu)化[12,19-20,28]，配以合理的MFC反應(yīng)器，已使輸出功率由10年前的1 μW/m3增加到2 kW/m3，庫(kù)侖效率也由最初的百分之幾提高到目前的 80%～90%[1,3,29]。在大量的關(guān)于電子傳遞機(jī)理、反應(yīng)器構(gòu)型和材料的研究中，乙酸鈉和葡萄糖以其代謝末端電子供體或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)而成為普遍采用的MFC燃料。伴隨著對(duì)MFC認(rèn)識(shí)的不斷深入和系統(tǒng)性能的提高，以各種生物質(zhì)為燃料的MFC研究近年來(lái)引起了人們的關(guān)注，研究結(jié)果為MFC生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)化提供了前期技術(shù)支持和保證。

2 微生物燃料電池轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能

2.1 微生物燃料電池轉(zhuǎn)化生物質(zhì)廢水

作為生物質(zhì)的重要組成部分，蘊(yùn)藏大量能量的各類生物質(zhì)廢水是 MFC利用和轉(zhuǎn)化的重要物質(zhì)來(lái)源。大量的實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，包括市政廢水、各種食品加工廢水、屠宰廠廢水、養(yǎng)殖廢水、啤酒廢水等任何可被微生物降解的生物質(zhì)廢水均可作為MFC燃料，MFC由此也被認(rèn)為是最有可能在污水處理領(lǐng)域得到實(shí)際應(yīng)用[2-3]。在這些研究中，不同種類廢水(電導(dǎo)率、有機(jī)質(zhì)含量等不同)使用的MFC反應(yīng)器構(gòu)型不同，有些反應(yīng)器構(gòu)型相同，但電極材料、電極有效面積、電極間距以及電子受體類型也都不盡相同。諸多影響因素導(dǎo)致不同MFC系統(tǒng)轉(zhuǎn)化不同類型生物質(zhì)廢水時(shí)的輸出功率和處理效果顯著不同，從而使這些結(jié)果的量化和比較具有一定的局限性[1]。在廣泛開展的實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)MFC轉(zhuǎn)化生物質(zhì)廢水研究的同時(shí)，澳大利亞昆士蘭大學(xué)現(xiàn)代污水管理中心的Keller教授和Rabaey博士首次設(shè)計(jì)了總體積12 m3的MFC反應(yīng)器，進(jìn)行MFC轉(zhuǎn)化和利用啤酒廢水的放大試驗(yàn)，但MFC輸出功率僅8 W/m3，未達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，表明實(shí)際廢水較低的電導(dǎo)率是制約放大MFC輸出功率的主要原因[3]。利用微生物燃料電池實(shí)現(xiàn)污水處理廠污泥的資源化利用也一直是人們關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。近期的實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果表明，污泥中19%總有機(jī)碳、37%溶解性有機(jī)碳、15%～32%疏酸類物質(zhì)能被 MFC降解和轉(zhuǎn)化，同時(shí)產(chǎn)電9 W/m3。MFC提取污泥能量的結(jié)果可使污泥中芳香類化合物降低66%，胞外有機(jī)質(zhì)的親水性增加48%～65%[30-31]。雖然污泥的MFC資源化技術(shù)還有許多問(wèn)題需要解決和突破，但這一新思路無(wú)疑為污泥的清潔化和資源化利用提供了有效途徑。

2.2 微生物燃料電池轉(zhuǎn)化植物纖維和纖維素

植物纖維是地球上分布廣泛、儲(chǔ)量豐富的生物質(zhì)資源，一般是由40%～50%纖維素、25%～30%半纖維素和10%～20%木質(zhì)素組成。MFC轉(zhuǎn)化纖維素和植物纖維是近年來(lái)人們關(guān)注的熱點(diǎn)之一。研究表明，梭菌屬Clostridium類群之中不僅有已知的產(chǎn)電細(xì)菌，也是厭氧條件下纖維素分解的主要成員。Niessen等[32]首次報(bào)道了中溫厭氧菌Clostridium cellulolyticum和嗜熱菌Clostridium thermocellum直接降解纖維素并輸出電能，但電能的產(chǎn)生是通過(guò)纖維素降解產(chǎn)物-氫氣的氧化過(guò)程而實(shí)現(xiàn)，而不是細(xì)菌直接氧化纖維素產(chǎn)電。隨后的研究工作表明，MFC中的電化學(xué)活性菌Geobacter sulfurreducens能與纖維素降解菌Clostridium cellulolyticum協(xié)同作用于羥甲基纖維素的降解，使其降解率由單純Clostridium cellulolyticum作用下的42%提高到64%[33]。相比于純培養(yǎng)的Enterobacter cloacae菌株，經(jīng)MFC馴化篩選的混合菌群產(chǎn)電能力和纖維素降解能力明顯高于前者[34]。通過(guò)富集造紙回用廢水中的電化學(xué)活性菌群，MFC可以在降解廢水中96%纖維素的同時(shí)輸出電能[35]。而改變反應(yīng)器構(gòu)型和運(yùn)行模式、優(yōu)化反應(yīng)停留時(shí)間以及介質(zhì)的化學(xué)成分，可使體系電能輸出提高近20倍[36]。同樣，瘤胃微生物能有效降解纖維素，多聚酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳(PCRDGGE)菌群分析表明，陽(yáng)極上主要富集梭菌屬菌株，而溶液介質(zhì)中則富含叢毛單胞菌屬Comamonas菌株[37]。從土壤中篩選的降解纖維素菌群含有沼澤紅假單胞菌Rhodopseudomonas palustris等菌株，該菌群能直接降解玉米秸稈并輸出電能0.5 W/m3[38]。而來(lái)源于污水處理廠的混合菌群能分別利用小球藻Chlorella vulgaris和大型水生植物Ulva lactuca輸出電能277 W/m3和215 W/m3[39]。最近的研究表明，接種瘤胃微生物的MFC能直接利用水生植物Canna indica產(chǎn)電0.4 W/m3，Canna indica的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素去除率分別達(dá) 46%、61%和 22%，MFC菌群中存在有不動(dòng)桿菌屬Acinetobacter、明串珠菌屬Trichococcus、類桿菌屬Bacteroides以及基因信息與擬桿菌門Bacteroidetes接近的菌屬[40]。同樣，從土壤中篩選的纖維素混合菌群雖然能轉(zhuǎn)化蒸爆預(yù)處理玉米秸稈中的固體物并產(chǎn)電，但其產(chǎn)電功率明顯低于蒸爆預(yù)處理玉米秸稈的液體部分(表1)，表明植物生物質(zhì)燃料組成和生物有效性影響MFC電能輸出[38,41]。雖然纖維素能在 MFC中被直接降解并產(chǎn)生電能，但總體而言，纖維素降解速率低，限制了MFC系統(tǒng)的電能輸出。預(yù)處理纖維素或植物纖維可能是提高M(jìn)FC電能輸出的有效途徑。

纖維素或植物纖維經(jīng)預(yù)處理后，可轉(zhuǎn)化為單糖如木糖、葡萄糖、阿拉伯糖、多元醇如木糖醇、半乳糖醇、核糖醇、阿拉伯糖醇、甘露醇、山梨醇以及一定量的呋喃、酚類等。MFC實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能利用的研究主要集中在電化學(xué)活性菌對(duì)這些小分子有機(jī)物的有效轉(zhuǎn)化方面。Catal等[42-43]和 Huang等[44-46]研究了間歇運(yùn)行雙室或單室 MFC轉(zhuǎn)化單糖和醇類的產(chǎn)電性能，結(jié)果表明這些單糖和醇均可作為MFC燃料，輸出功率最高可達(dá)44 W/m3，庫(kù)侖效率13%～28%，COD去除率71%～92%。但不同醇類的加入使MFC的菌群組成發(fā)生變化，產(chǎn)電微生物適應(yīng)底物輸出電能的滯后期也隨底物種類的不同而不同[43]。與單糖和醇類的電能輸出不同，在所研究的2種呋喃和8種酚類化合物中，僅以5-羥甲基呋喃醛為燃料的MFC能輸出較低電能，而其余呋喃和酚類化合物均不同程度抑制葡萄糖 MFC的電能輸出[47]。因此，如何采用有效的預(yù)處理方法盡可能減少或避免酚類和呋喃類化合物的生成是 MFC轉(zhuǎn)化纖維素或植物纖維所面臨的主要問(wèn)題。此外，反應(yīng)器運(yùn)行模式對(duì)微生物耐受此類物質(zhì)的能力也有影響，反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行可使產(chǎn)生物乙醇的微生物耐受生物質(zhì)預(yù)處理過(guò)程的多種抑制劑的能力提高[48]。因此，采用連續(xù)模式運(yùn)行 MFC可能是減少或避免預(yù)處理抑制劑影響的另一有效途徑。與上述關(guān)注預(yù)處理產(chǎn)物的MFC利用過(guò)程不同，Zuo等[41]直接利用中性和酸性蒸爆預(yù)處理玉米秸稈作為MFC燃料，系統(tǒng)輸出功率1.3～1.6 W/m3。隨后，Rezaei等[49]研究了酶解預(yù)處理

纖維素對(duì)MFC產(chǎn)電性能的影響，發(fā)現(xiàn)纖維素酶解預(yù)處理不僅不影響MFC的產(chǎn)電菌性能，而且因加快了纖維素水解速度使MFC輸出功率提高10倍(表1)。小麥秸稈是一類富含纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的植物纖維，水解熱處理的液相部分富含木糖、葡萄糖和阿拉伯糖。MFC能直接利用該水解產(chǎn)物輸出功率2.1 W/m3，庫(kù)侖效率16%～37%[50]。同樣，蒸爆預(yù)處理玉米秸稈后的固體物中含有大量纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，與未經(jīng)預(yù)處理的玉米秸稈相比，單室空氣陰極 MFC能降解前者中 60%纖維素、15%半纖維素和11%木質(zhì)素并輸出電能0.7 W/m3，而對(duì)后者纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的降解率分別為42%、17%和4%，輸出功率0.5 W/m3[38]。從能源消耗看，蒸爆或水解預(yù)處理加快纖維素降解，提高了MFC輸出功率，但降低了系統(tǒng)總能量回收率。與無(wú)預(yù)處理的總能源回收率3.6%相比，經(jīng)過(guò)預(yù)處理的系統(tǒng)總能源回收率僅為1.6%[38]。甲殼質(zhì)是與纖維素結(jié)構(gòu)類似的另一類資源豐富的生物質(zhì)，主要以蝦殼、蟹殼、昆蟲表皮存在于環(huán)境中。MFC電活性微生物也可利用甲殼質(zhì)輸出電能，但甲殼質(zhì)顆粒大小顯著影響MFC輸出功率[51]。菌群分析表明，降解大顆粒甲殼質(zhì)的 MFC菌群分布不同于小顆粒和中等顆粒甲殼質(zhì)。因此，以顆粒狀生物質(zhì)為MFC燃料時(shí)，顆粒大小是需要考慮的重要因素。

表1 MFC轉(zhuǎn)化纖維素或植物纖維輸出電能一覽表Table 1 Biodegradation of cellulose and lignocellulosic biomass in microbial fuel cells

3 微生物燃料電池耦合其他技術(shù)轉(zhuǎn)化生物質(zhì)能

3.1 微生物電解池、微生物燃料電池耦合生物制氫

微生物電解池(MEC)是依靠微生物催化作用，在外加一定電壓下生產(chǎn)氫氣或某種產(chǎn)物?；贛EC產(chǎn)氫僅需外加較小電壓(理論上 0.11 V)[52]，Sun等[53]構(gòu)建了MEC-MFC耦合系統(tǒng)，借助MFC產(chǎn)生的電能驅(qū)動(dòng)MEC生產(chǎn)氫氣。耦合系統(tǒng)產(chǎn)氫速度可達(dá)0.4 mL/(L·d)，氫氣收率為0.08 mol H2/mol乙酸。雖然系統(tǒng)的穩(wěn)定性和氫氣收率都還有待于改善和提高，但MEC-MFC耦合過(guò)程的實(shí)現(xiàn)無(wú)疑拓展了MFC生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和利用的領(lǐng)域和范圍。

3.2 植物、微生物燃料電池耦合系統(tǒng)

水稻根部存在豐富的根際微生物，通過(guò)在水稻根部附近放置電極，借助根際微生物的電化學(xué)催化作用構(gòu)建水稻-MFC耦合系統(tǒng)，利用和降解水稻根部附近有機(jī)物并輸出電能，是MFC生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化和利用的另一種方式[54]。與無(wú)水稻存在的 MFC空白相比，前者功率輸出是后者的7倍，達(dá)到0.1 W/m2，表明水稻的存在強(qiáng)化了MFC性能。同樣，植物蘆葦甜茅(Reed mannagrass)-MFC耦合系統(tǒng)也可輸出電能0.58 kW·h/(m2·年)[55]。這些研究結(jié)果預(yù)示著MFC具有與水稻、蘆葦?shù)戎参锺詈?，在農(nóng)田土壤或濕地污染修復(fù)領(lǐng)域發(fā)揮作用的潛能。

綠藻是一種生長(zhǎng)快的低級(jí)水生植物?；诰G藻利用太陽(yáng)光生長(zhǎng)快的特性，考慮到厭氧消化和MFC對(duì)底物濃度的不同要求，Schamphelaire等[56]構(gòu)建了太陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)的綠藻生長(zhǎng)-厭氧消化-MFC組合反應(yīng)器。藻生長(zhǎng)池出水進(jìn)入MFC陰極，其中的溶解氧作為MFC陰極電子受體；生長(zhǎng)的綠藻進(jìn)入?yún)捬跸?；消化池出水進(jìn)入 MFC陽(yáng)極，有機(jī)質(zhì)在 MFC中得到進(jìn)一步降解后回流至藻生長(zhǎng)池循環(huán)使用。系統(tǒng)獲得了藻產(chǎn)量5.9～7.4 kg/(m2·年)，甲烷產(chǎn)量0.5 NM3/kg藻，MFC產(chǎn)電 0.25 W/m3，產(chǎn)能總計(jì)2.2～5.7 W/m3。然而，因綠藻發(fā)酵也可能產(chǎn)生呋喃醛、糠醛、酚類等多種抑制劑[57]，而影響該系統(tǒng)菌群活性，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

4 微生物燃料電池生物質(zhì)能利用的發(fā)展趨勢(shì)與展望

MFC自身潛在的優(yōu)點(diǎn)使人們對(duì)其在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用的發(fā)展前景看好。目前，MFC的研究主要集中在兩方面：一是通過(guò)分子生物學(xué)和基因工程技術(shù)剖析細(xì)胞與電極間的相互作用，改進(jìn)和調(diào)控電活性微生物細(xì)胞，降低或去除電子轉(zhuǎn)移過(guò)程的屏蔽作用或阻力[7,29,58-59]，以及反應(yīng)器構(gòu)型的改進(jìn)[1]，以期進(jìn)一步提高M(jìn)FC產(chǎn)電功率和生物質(zhì)能利用效率。二是開展 MFC產(chǎn)業(yè)化研究。從廢棄物的利用角度看，MFC已具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但目前MFC制造成本偏高，使得經(jīng)濟(jì)價(jià)值降低。昂貴的陰極催化劑和陰極材料是MFC成本高的主要原因[3,37]。尋找高性能、低成本化學(xué)催化劑和陰極材料以及生物陰極是MFC生物質(zhì)能利用的發(fā)展方向。在生物質(zhì)來(lái)源方面，廢水類生物質(zhì)可以被MFC有效利用。對(duì)纖維類生物質(zhì)特別是植物纖維，消除或減輕預(yù)處理或降解后生成的酚類、呋喃類等抑制劑對(duì)生物活性的影響是MFC資源化利用過(guò)程中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。最后，結(jié)合 MFC現(xiàn)有性能和特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的電能和化學(xué)品聯(lián)產(chǎn)耦合過(guò)程如MFC副產(chǎn)H2O2[60-61]、利用CO2的MFC副產(chǎn)甲烷或有機(jī)物等[62-63]是 MFC發(fā)展的新方向。結(jié)合雙室 MFC膜結(jié)構(gòu)性能和特點(diǎn)開展起來(lái)的MFC海水淡化技術(shù)[64]以及MFC生產(chǎn)堿技術(shù)[65]，也拓展了MFC的發(fā)展空間和應(yīng)用范圍。近年來(lái)，微生物技術(shù)、納米材料技術(shù)、電化學(xué)技術(shù)、化學(xué)和環(huán)境工程的巨大發(fā)展和進(jìn)步，為 MFC研究提供了有利的物質(zhì)、知識(shí)和技術(shù)儲(chǔ)備。因此，在不遠(yuǎn)的將來(lái)，MFC有望在生物質(zhì)能的高效轉(zhuǎn)化和利用方面取得重要進(jìn)展。

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Biomass energy utilization in microbial fuel cells: potentials and challenges

Liping Huang1, and Shaoan Cheng2
1 Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering, Ministry of Education(MOE), School of Environmental Science and Technology, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China 2 State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Department of Energy Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China

Received:May 17, 2010;Accepted:June 23, 2010

Supported by:“Energy + X”(2008)Key Program through Dalian University of Technology, Program for Changjiang Scholars and Innovative Research Team in University(No.IRT0813), Open Project of State Key Laboratory of Clean Energy Utilization, Zhejiang University(No.ZJUCEU2010001).

Corresponding author:Liping Huang.Tel/Fax: +86-411-84707844; E-mail: lphuang2008@gmail.com Shaoan Cheng.Tel: +86-571-87952038; Fax: +86-571-87951616; E-mail: shaoancheng@zju.edu.cn大連理工大學(xué)“能源+X”(2008)交叉學(xué)科重點(diǎn)基金，長(zhǎng)江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃(No.IRT0813)，浙江大學(xué)能源清潔利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金(No.ZJUCEU2010001)資助。