微生物燃料电池作为一种能在利用有机废物的同时产生电能的新兴技术。对废物利用和能源回收有着非常重要的作用。在微生物燃料电池中,微生物起着类似催化剂的作用,在阳极,微生物在新陈代谢过程中通过氧化有机物向外界释放电子,产生的电子通过外电路传给阴极。微生物的种类及特性决定着微生物燃料电池的性能,不同微生物对所利用的碳源要求也不同,小分子的碳源如甲酸钠、乙酸钠等较易被微生物所利用,而对大分子的有机物如葡萄糖、纤维素、淀粉等的利用能力较低。纤维素作为自然界生物质能来源最为广泛且易获得的有机物之一,对其直接回收利用能够加速开发生物质能的发展,尤其是利用微生物降解纤维素并用于微生物燃料电池上的研究具有一定的经济和环境效益。本论文主要的研究内容是利用三电极体系及微生物燃料电池体系对微生物降解纤维素的产电性能进行研究,同时研究了所富集及筛选的能够降解纤维素的微生物的生长条件及降解纤维素的能力。大多数微生物很难直接利用纤维素,有些微生物可产生胞外的纤维素酶,在酶的作用下纤维素可被降解为小分子供微生物利用。除了酶参与的降解,强酸或强碱也能够降解纤维素。本研究主要内容是通过富集产电微生物并从中提取纤维素酶,将提取的纤维素酶用于利用纤维素产电的微生物燃料电池中,并研究纤维素酶对于微生物燃料电池性能的影响;同时从富集到的混合菌群中分离纯化3株能够降解纤维素的菌株;另外,利用强酸或强碱对玉米秸秆进行水解,并利用酸或碱降解后的玉米秸秆作为菌株n4的底物用于微生物燃料电池中,研究微生物燃料电池利用秸秆产电的性能。在这项研究中,所得到的主要结果如下:以羧甲基纤维素为底物利用微生物燃料电池从污水中富集得到混合培养物,然后对富集培养得到的产电混合菌进行纤维素酶的提取,进而将提取出的纤维素酶加入到混合菌群中用于产电性能的改善。研究结果表明,在三电极体系中,添加纤维素酶可以将最大电流密度从307μA cm-2提高到360μA cm-2;相似地,在双室MFC体系中,加入提取的纤维素酶可使最大功率密度由737±2.0 m W m-2提高到866±16.6 m W m-2。利用高通量测序对纤维素酶存在及不存在时电极表面附着的微生物多样性进行了分析,所得到的群落多样性和相对丰度分析表明,在存在酶时菌群中Tolumonas占50%,大大高于不存在酶时的百分数（低于10%）。另一方面,从混合菌群中分离纯化出了三个具有纤维素降解能力的菌命名为n1,n2,n3,并对n1,n2和n3的纤维素酶的酶活进行了测试。结果表明n1,n2,n3这3株菌的纤维素酶酶活分别为0.67 IU m L-1 min-1,0.46 IU m L-1 min-1,0.46 IU m L-1 min-1。同时,得到了另一株具有产电能力的菌株n4,由系统进化分析n4菌株属于Tolumonas,由于其在酶存在的混合菌群中占了较高的比例（50%）,说明纤维素酶的存在有利于菌株n4降解纤维素从而改善产电性能。通过进一步的实验证明,n4具有电化学活性属于产电微生物。此外,玉米秸秆中存在大量的纤维素,通过强酸或强碱水解秸秆作为碳源,研究了n4菌株对其利用能力。研究发现利用酸处理后的玉米秸秆中多聚糖的含量高于用碱处理的方法。随后利用葡萄糖、酸处理和碱处理的玉米秸秆分别作为碳源,对n4菌株的产电能力进行了测试。结果表明n4菌株利用这三种底物得到的最大电流密度分别为372μA cm-2、658μA cm-2 and 380μA cm-2。相应地在双室MFC体系中,以葡萄糖、酸处理和碱处理的玉米秸秆分别作为碳源,相应的最大功率密度分别为308±8.0 m W m-2、577±5.8 m W m-2和430±6.8 m W m-2。可见,通过酸或碱水解玉米秸秆作为n4菌株的碳源,其产电能力高于以葡萄糖为碳源的水平,所以利用酸或碱水解玉米秸秆并作为微生物燃料电池的碳源是可行的。