工业发展和人口急剧膨胀对资源和环境造成了严重威胁。合理利用资源,实现废物的资源化利用是缓解资源短缺的有效途径。微生物燃料电池能充分利用生产和生活污水中的有机物,将有机废物中的化学能转变为电能,使原本需要额外投入成本处理掉的有机物被资源化利用。同时,利用微生物燃料电池能提高有机废水的处理效率,减少活性污泥的产生量。本文致力于提高微生物燃料电池的最大输出功率和输出电流,以分析电池的输出电压和输出电流为手段,从阴极和阳极两个角度分析制约微生物燃料电池功率和电流输出的因素,具体实验结果概括如下: 1.微生物燃料电池的电流输出不会随着阳极区微生物、燃料和介体量的增加而无限增长。当阳极区微生物、燃料和介体量到达一定量后,电池的电流输出会出现瓶颈值。改善阳极区的搅拌条件不会改变电池的最大输出电流,但可以改变阳极区的传质条件,增大细菌的代谢速率。微生物燃料电池的最佳操作温度在30-35℃之间,温度过高或过低均不利于微生物的生化反应进行,导致电池最大输出电流下降。介体的使用极大地增加了微生物燃料电池的电流输出。脂溶性有机分子的性能要优于水溶性有机分子。小分子无机化合物的性能要优于有机化合物作为介体的性能。使用小分子无机物铁氰化钾作为介体是电池的最大输出电流较使用硫堇等有机化合物时增大了一倍。这些规律对微生物燃料电池的实验设计和操作具有一定的指导意义。 2.通过分析电池的放电曲线和极化曲线,指出阳极区电子输出是限制微生物燃料电池功率和电流输出的主要瓶颈。电池在放电过程的电压降中,有90%是由于阳极极化导致的电压损失造成的。阳极表面的电子供应不足可能是由于微生物细胞与阳极电子转移障碍造成。将细菌固定在电极表面后能极大提高微生物燃料电池的电流和功率输出,改善了微生物燃料电池的电子供应状况。从微生物燃料电池的放电曲线上可得出最大输出功率和输出电流强度分别为173.7mWm^-2（阳极面积）和1296mAm^-2（阳极面积）。 3.微生物燃料电池的阴极结构会对电池的操作条件产生很大影响。作者在实验中发现,当使用铁氰化钾作为微生物燃料电池阴极氧化剂时,阴极区的铁氰化钾能渗透通过电池中隔开阳极区和阴极区的阳离子交换膜进入阳极区。当膜两侧铁氰化钾浓度差为200mM时,其在0.24mm厚的全氟磺酸阳离子交换膜上6小时的渗透量达到了5mM cm^-2。渗透的铁氰化钾导致电池阳极区的操作条件发生改变。虽然铁氰化钾作为阴极氧化剂有