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微生物胞外电子传递是一种新型的厌氧能量代谢方式,在污水处理、环境修复和清洁能源生产等领域均展现出巨大的应用前景,是目前研究的热点问题之一。以磁铁矿为代表的铁氧化物在促进微生物生理代谢过程,尤其在微生物间的直接电子传递过程中发挥了重要作用。然而,关于铁氧化物对产氢微生物胞外电子传递的影响及其在清洁能源生产方面的研究还未见报道。基于微生物胞外电子传递理论,探究了铁氧化物对产氢梭菌胞外电子传递的调节作用,以期提高清洁能源氢气的产量,为微生物产氢工程领域的发展提供理论指导。（1）电活性产氢梭菌的分离纯化。通过厌氧操作技术我们从黄河三角洲滨海湿地成功分离得到菌株Clostrdium bifermentans EZ-1,经扫描电镜（Scanning electron micrography,SEM）、气相色谱（Gas chromatography,GC）、高效液相色谱（High performance liquid chromatography,HPLC）、微生物燃料电池（Microbial fuel cell,MFC）和循环伏安扫描（Cyclic voltammetry,CV）等仪器和方法检测发现:a.菌株EZ-1形态呈杆状,长3-5μm,革兰氏阳性菌;b.在厌氧条件下可以葡萄糖为代谢底物产生氢气、二氧化碳、乙酸和丁酸;c.具有异化铁还原能力,可以还原可溶性柠檬酸铁（Ferric citrate,FeC6H5O7）、无定形水铁矿（Ferrihydrite,FeOOH）和晶型磁铁矿（Magnetite,Fe3O4）中的Fe（Ⅲ）;d.具有电化学活性,存在氧化还原物质,最大电流密度为6.5 mA/m2。由此可知,菌株EZ-1是一株发酵型多电子输出途径的电活性微生物。（2）磁铁矿和水铁矿对菌株EZ-1生理代谢的作用,尤其是对菌株EZ-1胞外电子传递的调节作用。通过添加不同浓度磁铁矿和水铁矿并对菌株EZ-1代谢产物进行检测和化学计量计算,结果发现:a.铁氧化物的添加可以调节菌株EZ-1的胞外电子传递途径,在添加低浓度铁氧化物时,产氢在菌株EZ-1胞外电子传递形式中占据主导地位,随着铁氧化物浓度增加,占主导的电子输出形式由产氢转变为Fe（Ⅲ）还原;b.铁氧化物中Fe（Ⅲ）的还原分流了原本用于产氢的电子,导致菌株EZ-1氢产量下降,但下降氢气所能提供的电子不足以还原实际Fe（Ⅲ）还原所需的电子量,即铁氧化物的添加提高了菌株EZ-1总的电子输出量,磁铁矿和水铁矿最大分别提高了菌株EZ-1 31.1%和61.1%的电子输出量;c.铁氧化物不仅对菌株EZ-1的电子代谢流具有调节作用,同时还对其碳代谢流具有调节作用,铁氧化物的添加使菌株EZ-1更多的碳流向了低还原性产物（乙酸）而减少了高还原性产物（丁酸）的累积,已知产乙酸途径相比产丁酸代谢途径可以产生更多的电子。由此可知,铁氧化物可以通过调节菌株EZ-1碳代谢途径“抽取”其更多的电子。（3）铁氧化物可以“抽取”菌株EZ-1更多的电子,在此,一株低异化铁还原能力的传统产氢梭菌Clostridium pasteurianum被用来探究铁氧化物对其胞外电子传递的“抽取”能力,以期更多的电子以氢气产生的形式输出胞外,从而提高传统产氢梭菌的产氢能力。结果显示a.与磁铁矿和水铁矿对菌株EZ-1的作用不同,磁铁矿和水铁矿的添加均显著促进了C.pasteurianum产氢形式的胞外电子传递效率,提高了菌株氢产量;b.铁氧化物的添加显著促进了底物葡萄糖的消耗,提高了代谢产物乙酸和丁酸的累积,同时提高了C.pasteurianum的生物量;c.尽管Fe（Ⅱ）也对C.pasteurianum产氢形式的胞外电子传递具有促进作用,但相比水铁矿的促进作用要差;d.结合第二部分和该部分的研究结果表明,水铁矿比磁铁矿对C.pasteurianum电子“抽取”效果更为显著,使以产氢形式输出的电子量提高了1.8倍。综上所述,基于铁氧化物对产氢梭菌胞外电子传递调节作用,我们成功地将传统产氢梭菌的产氢量提高了1.8倍,并确定高效提高产氢梭菌氢产量的铁氧化物类型及其浓度。铁氧化物对产氢梭菌胞外电子传递的调节作用,对提高产氢量具有重要的理论价值和实践意义。同时该工作,也是微生物胞外电子传递的重要拓展。