经过研究发现充当介体的分子必须具备严格的条件：①介体的氧化还原电极电势应与

代谢物的电势相一致；②介体的氧化态和还原态都应易溶于电解质溶液；③在溶液中有足
够的稳定性且不能吸附在细菌细胞或电极的表面；④介体的电极反应快；⑤微生物燃料电
池中的介体应易于穿透细胞膜且对微生物无毒害作用；⑥微生物燃料电池中的介体在得到
电子后应易于从细胞膜中出来；⑦介体的任一种氧化态都不会对微生物的代谢过程造成干
扰。

 

　　生物燃料电池中常用的介体有硫堇、

EDTA-Fe(

Ⅲ)、亚甲基蓝、中性红等。 

　　

3 生物燃料电池的优点 

　　与传统的化学电池技术相比，生物燃料电池具有操作上和功能上的优势（表

1）。首先

它将底物直接转化为电能，保证了具有高的能量转化效率。其次，不同于现有的生物能处理，
生物燃料电池能在常温、常压甚至是低温的环境条件下都能够有效运作，电池维护成本低、
安全性强。第三，生物燃料电池不需要进行废气处理，因为它所产生的废气的主要组分是二
氧化碳，不会产生污染环境的副产物。第四，生物燃料电池具有生物相容性，利用人体内的
葡萄糖和氧为原料的生物燃料电池可以直接植入人体。第五，在缺乏电力基础设施的局部地
区，生物燃料电池具有广泛应用的潜力。

 

　　表

1 化学燃料电池与生物燃料电池比较[3] 

　　

4 生物燃料电池的用途[1][5] 

　　

4.1 改善汽车的燃料结构 

　　使用生物燃料电池，

1L 糖类物质的浓溶液氧化产生的电能可供一辆中型汽车行驶 25-

30 Km,如果汽车的油箱为 50L 的话，装满糖后可连续行驶 1000Km 而不需要再补充能源。使
用生物燃料电池，一方面可控制因化石燃料燃烧导致的空气污染问题，另一方面还可避免
因发生交通事故而引发的汽油起火燃烧甚至是爆炸。

 

　　

4.2 污水处理 

　　

2005 年，由美国宾夕法尼亚州立大学的科学家洛根率领的一个研发小组宣布，他们研

制出一种新型的微生物燃料电池，可以把未经处理的污水转变成干净用水和电能。

 

　　

4.3 为可植入人体内的设备提供能量支持 

　　

2005 年日本东北大学教授西泽松彦领导的研究小组新开发出了一种利用血液中的糖分

发电的燃料电池。这样的生物电池可为植入糖尿病患者体内的测定血糖值的装置提供充足电
量、为心脏起搏器提供能量。

 

　　

4.4 在机器人设计中的作用 

　　

2001 年英国西英格兰大学的科学家们研制出了一种名为“Slugbot”的机器人（如图

5），专门用于搜捕危害种植业的鼻涕虫。“Slugbot”将抓获的鼻涕虫放在一容器里，在酶的
作用下将其转化成电能。

 

　　

2000 年美国南佛罗里达大学科学家斯图亚特.威尔金森（Stuart Wilkinson）宣称，他们

已经研制出了一种需要吃肉以给体内补充电能的机器人

Chew Chew。 这种机器人体内装有

一块微生物燃料电池，为机器人运动和工作提供动力。这种微生物燃料电池可以通过细菌产
生酶，消化肉类食物，然后把获取的能量再转化为电能，供给机器人使用。

 

　　

4.5 在航空航天上的使用 

　　为处理密闭的宇宙飞船里宇航员排出的尿液，美国宇航局设计了一种巧妙的方案：用
微生物中的芽孢杆菌来处理尿液，产生氨气，以氨气作为微生物电池的电极活性物质，这
样既处理了尿液，又得到了电能。一般在宇航条件下，每人每天排出

22 克尿，能得到 47 瓦

电力。

 

　　

5 生物燃料电池发展展望 

　　在化石燃料日趋紧张、环境污染越来越严重的今天，生物燃料电池以其良好的性能向我