微流体微生物燃料电池（Microfluidic Microbial fuel cell,MMFC）是一种利用微生物作为催化剂,将有机物直接转化为电能并与微流控技术结合的新能源技术,由于其耗样少、反应快、体积小的特点,成为了当下微流体能源技术的研究热点之一。在已报道的MMFC中,有些器件因使用质子交换膜而导致内阻较大,Y型、T型结构器件因通道与电极接触面积小而导致细菌载量过低,这些因素都影响了器件产电性能的提升。同时,追求微流体器件的可穿戴性和便携性也是目前研究的重点之一。针对以上问题,本文从器件通道设计及创新基底材料运用出发,展开了如下研究内容,并得到相应研究结果:（1）为了解决传统Y型、T型结构MMFC中电极与通道接触面积太小的问题,本文设计制作了S型MMFC以增加电活性生物膜的生长空间,并从构型、电极位置、流速、生物膜四个方面对器件进行设计优化,确认在阴阳极通道比例为1:1,拐角为直角,剪切力适当,电极完全覆盖在通道上,流速为5 mL h^-1时,以putrefaciens CN32菌株为生物催化剂能得到S-MMFC的最大电流密度为350 mA m^-2。（2）设计无膜S-MMFC,利用扩散混合区替代质子交换膜,并对无膜S-MMFC进行了通道结构优化,得到4种不同构型的S-MMFC:（a）以T型混合区连接直角S型的阴极和阳极通道,通道短边长5 mm,长边长10 mm;（b）将（a）中的汇合处由“T”型改为“Y”型;（c）将（a）的阴阳极通道延长一倍;（d）将（a）中通道短边长的长度缩短为3 mm。通过对比四者的电流密度、功率密度、阻抗、生物膜等特性,发现（d）型S-MMFC具有最小的内阻。其功率密度可达46 mW m^-2,性能优于Y-MMFC。（3）引入棉线作为通道材料,通过编织绕法,设计出无膜的棉线基微流体微生物燃料电池。棉线作为当前可穿戴器件应用较多的材质,因其具有毛细作用不需要外加泵的供液特性及柔软可变可折的性能,使得成为了最为理想的通道载体。实验中用两根棉线分别作为阴阳极电解液通道,以阳极棉线缠绕阴极棉线的方式实现离子交换,棉线通过不同亲水性处理改变其虹吸能力,从而调控液体流速,经过一系列优化,所制备的棉线基MMFC可以达到最大功率密度268 mW m^-2,循环使用3次,使用寿命长达20小时。该研究为解决传统MMFC外加泵耗能的问题提供了解决思路,使得MMFC具有了发展为可穿戴器件的前景。