MFCs 中鉴定出的许多发酵性的微生物都具有某一种氢化酶，例如布氏梭菌和微肠球

菌。氢化酶可能直接参加了电子向电极的转移过程。最近，这一关于电子传递方法的设想由
McKinlay 和 Zeikus 提出，但是它必须结合可移动的氧化穿梭体。它们展示了氢化酶在还原
细菌表面的中性红的过程中扮演了某一角色。

 

　　

 细菌可以使用可溶性的组分将电子从一个细胞（内）的化合物转移到电极的表面，同

时伴随着这一化合物的氧化。在很多研究中，都向反应器中添加氧化型中间体比如中性红，
劳氏紫（

thionin）和甲基紫萝碱（viologen）。经验表明这些中间体的添加通常都是很关键

的。但是，细菌也能够自己制造这些氧化中间体，通过两种途径：通过制造有机的、可以被
可逆的还原化合物（次级代谢物），和通过制造可以被氧化的代谢中间物（初级代谢物）。

 

　 　

  第 一 种 途 径 体 现 在 很 多 种 类 的 细 菌 中 ， 例 如 腐 败 谢 瓦 纳 拉 菌 （ Shewanella 

putrefaciens）以及铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。近期的研究表明这些微生物的
代谢中间物影响着

MFCs 的性能，甚至普遍干扰了胞外电子的传递过程。失活铜绿假单胞菌

的

MFC 中的这些与代谢中间体产生相关的基因，可以将产生的电流单独降低到原来的二十

分之一。由一种细菌制造的氧化型代谢中间体也能够被其他种类的细菌在向电极传递电子的
过程中所利用。

 

通过第二种途径细菌能够制造还原型的代谢中间体

——但还是需要利用初级代谢中间

物

——使用代谢中间物如 Ha 或者 HgS 作为媒介。Schroder 等利用 E.coli K12 产生氢气，并

将浸泡在生物反应器中的由聚苯胺保护的铂催化电极处进行再氧化。通过这种方法他们获得
了高达

1.5mA/cm2（A，安培）的电流密度，这在之前是做不到。相似的，Straub 和 Schink

发表了利用

Sulfurospirillum deleyianum 将硫还原至硫化物，然后再由铁重氧化为氧化程度

更高的中间物。
评价

MFCs 性能的参数 

　　使用微生物燃料电池产生的功率大小依赖于生物和电化学这两方面的过程。

 

底物转化的速率

 

　　

 受到如下因素的影响，包括细菌细胞的总量，反应器中混合和质量传递的现象，细菌

的动力学（

p-max

——细菌的种属特异性最大生长速率，Ks——细菌对于底物的亲和常

数），生物量的有机负荷速率（每天每克生物量中的底物克数），质子转运中的质子跨膜
效率，以及

MFC 的总电势。 

阳极的超极化

 

　　

 一般而言，测量 MFCs 的开放电路电势（OCP）的值从 750mV~798mV。影响超极化的

参数包括电极表面，电极的电化学性质，电极电势，电极动力学以及

MFC 中电子传递和电

流的机制。

阴极的超极化

 

　　与在阳极观测到的现象相似，阴极也具有显著的电势损失。为了纠正这一点，一些研究