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微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）是利用电活性微生物的新陈代谢氧化有机物将化学能转化为电能的一种新型能源技术,在污水处理和资源回收方面具有广阔应用前景。然而,由于性能低、成本高等问题,MFC应用于大规模污水处理还受到很大的限制。小型MFC作为一种新型、轻便式能源装置在一些特殊场合具有实际应用潜能,如微生物传感器等。然而,小型MFC的实际应用还面临着以下问题:（1）需要使用附加设备（如蠕动泵）来实现电解质溶液的连续供给,不仅不便于携带,而且需要外加能量;（2）通常使用液态电解质,在移动过程中,阳极上的电活性微生物受到电解质溶液产生的水力扰动,容易脱落从而对MFC的性能稳定造成影响。为了解决上述问题,受植物蒸腾作用原理的启发,本文构建了自供给微生物燃料电池（Auto-feeding microbial fuel cell,AF-MFC）。AF-MFC电活性微生物所需要的营养物质可通过类似于植物蒸腾作用的过程自动供给并持续稳定运行,而不需要使用装置和施加能量。本论文主要包括以下了两个方面的内容:（1）以炭黑/不锈钢复合材料为阳极,空气扩散电极为阴极、以PBS（Phosphate buffer solution）溶胀的聚丙烯酸钠（Sodium polyacrylate,SPA）水凝胶为电解质（Hydrogel electrolyte,HE）,以水凝胶填充的玻璃毛细管为自供给通道,构建了自供给水凝胶电解质微生物燃料电池（AF-HE-MFC）。对AF-HE-MFC的电解质溶液供给平衡进行探究发现:在T=35℃,RH%=40%的环境下,AF-HE-MFC中电解质溶液的自供给速率约为0.17 g/h,且改变毛细管参数,对自供给速率没有明显的影响。升高温度和加快空气流动,可以加快HE中水分蒸发速率,提高自供给速率。对AF-HE-MFC进行电性能测试,结果表明:将SPA水凝胶电解质应用于MFC中,AF-HE-MFC实现了稳定的电能输出。醋酸钠底物浓度为40 mM时,AF-HE-MFC的表现出最佳的电化学性能,功率密度达到1180±115 mW m-2(295.6±28.8 W m-3),是以水溶液为电解质MFC的79.5%。底物浓度过低或者过高都不利于其电能输出。虽然AF-HE-MFC实现了底物的自供给,并具有良好的电性能,但运行时间受到限制,十天左右之后电压即下降,可能是随着运行时间的加长,HE内部环境发生改变（如盐积累等）,导致电活性微生物活性收到影响。（2）鉴于AF-HE-MFC运行时间受到限制,本文构建了另一种电解质可替换的AF-MFC:以石墨毡为阳极,以空气扩散电极为阴极,以PBS溶胀的三聚氰胺泡沫为海绵电解质（Sponge electrolyte,SE）,以内径为0.1 mm的玻璃毛细管为自供给通道,构建的自供给海绵电解质微生物燃料电池（AF-SE-MFC）。对电解质溶液的供给平衡探究表明:AF-SE-MFC能够实现电解质溶液的自供给,维持电池水分含量的稳定。电性能测试表明:AF-SE-MFC显示出较高的产电性能与良好稳定性。当供给液的醋酸钠底物浓度为80 mM、海绵厚度为8 mm时,AF-SE-MFC最大功率密度达到1650 mW/m2（体积功率密度为206 W/m3）。当电性能下降之后,通过更换海绵电解质的方式让AF-SE-MFC性能恢复。因此,AH-SE-MFC是一种具有良好的长期运行稳定性,且并可通过更换海绵电解质方式实现长期利用的便携式能源设备。