微生物燃料電池：新型產能生物技術

微生物燃料電池並不是新興的東西，應用微生物作為電池中的催化劑這一概念從上個世紀70年代就已存在
，並且運用微生物燃料電池處置家庭汙水的想象也於1991年完成。但是，經過提升能量輸出的微生物燃料電池則是重生的，為這一事物的實踐應用提供了可能的時機。

MFCs將(jiang)能(neng)夠(gou)被(bei)生(sheng)物(wu)降(jiang)解(jie)的(de)物(wu)質(zhi)中(zhong)可(ke)應(ying)用(yong)的(de)能(neng)量(liang)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)化(hua)成(cheng)為(wei)電(dian)能(neng)。要(yao)到(dao)達(da)這(zhe)一(yi)目(mu)的(de)，隻(zhi)需(xu)求(qiu)使(shi)細(xi)菌(jun)從(cong)應(ying)用(yong)它(ta)的(de)自(zi)然(ran)電(dian)子(zi)傳(chuan)送(song)受(shou)體(ti)，例(li)如(ru)氧(yang)或(huo)者(zhe)氮(dan)
，轉(zhuan)化(hua)為(wei)應(ying)用(yong)不(bu)溶(rong)性(xing)的(de)受(shou)體(ti)
，比(bi)方(fang)MFC的de陽yang極ji。這zhe一yi轉zhuan換huan能neng夠gou經jing過guo運yun用yong膜mo聯lian組zu分fen或huo者zhe可ke溶rong性xing電dian子zi穿chuan越yue體ti來lai完wan成cheng。然ran後hou電dian子zi經jing由you一yi個ge電dian阻zu器qi流liu向xiang陰yin極ji，在zai那na裏li電dian子zi受shou體ti被bei複fu原yuan。與yu厭yan氧yang性xing消xiao化hua作zuo用yong相xiang比bi
，MFC能產生電流，並且生成了以二氧化碳為主的廢氣。

與現有的其它應用有機物產能的技術相比，MFCs具有操作上和功用上的優勢。首先它將底物直接轉化為電能，保證了具有高的能量轉化效率。其次
，不同於現有的一切生物能處置，MFCs在常溫，以至是低溫的環境條件下都可以有效運作。第三
，MFC不需求停止廢氣處置，由於它所產生的廢氣的主要組分是二氧化碳，普通條件下不具有可再應用的能量。第四，MFCs不需求能量輸入，由於僅需通風就能夠被動的補充陰極氣體。第五，在缺乏電力根底設備的部分地域，MFCs具有普遍應用的潛力，同時也擴展了用來滿足我們對能源需求的燃料的多樣性。

微生物燃料電池中的代謝

為wei了le權quan衡heng細xi菌jun的de發fa電dian才cai能neng，控kong製zhi微wei生sheng物wu電dian子zi和he質zhi子zi流liu的de代dai謝xie途tu徑jing必bi需xu要yao肯ken定ding下xia來lai。除chu去qu底di物wu的de影ying響xiang之zhi外wai



，電dian池chi陽yang極ji的de勢shi能neng也ye將jiang決jue議yi細xi菌jun的de代dai謝xie。增zeng加jiaMFC的de電dian流liu會hui降jiang低di陽yang極ji電dian勢shi，招zhao致zhi細xi菌jun將jiang電dian子zi傳chuan送song給gei更geng具ju複fu原yuan性xing的de複fu合he物wu。因yin而er陽yang極ji電dian勢shi將jiang決jue議yi細xi菌jun最zui終zhong電dian子zi穿chuan越yue的de氧yang化hua複fu原yuan電dian勢shi，同tong時shi也ye決jue議yi了le代dai謝xie的de類lei型xing。依yi據ju陽yang極ji勢shi能neng的de不bu同tong可ke以yi辨bian別bie一yi些xie不bu同tong的de代dai謝xie途tu徑jing：高氧化複原氧化代謝，中氧化複原到低氧化複原的代謝
，以及發酵。因而，目前報道過的MFCs中的生物從好氧型
、兼性厭氧型到嚴厲厭氧型的都有散布。

在高陽極電勢的狀況下，細菌在氧化代謝時可以運用呼吸鏈。電子及其相隨同的質子傳送需求經過NADH脫氫酶
、泛醌、輔酶Q或細胞色素。Kim等研討了這條通路的應用狀況。他們察看到MFC中電流的產生可以被多種電子呼吸鏈的抑止劑所阻斷。在他們所運用的MFC中
，電子傳送係統應用NADH脫氫酶，Fe/S（鐵/硫）蛋白以及醌作為電子載體，而不運用電子傳送鏈的2號位點或者末端氧化酶。通常察看到，在MFCs的傳送過程中需求應用氧化磷酸化作用，招致其能量轉化效率高達65%。常見的實例包括假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa），微腸球菌（Enterococcus faecium）以及Rhodoferax ferrireducens。

假(jia)如(ru)存(cun)在(zai)其(qi)它(ta)可(ke)替(ti)代(dai)的(de)電(dian)子(zi)受(shou)體(ti)，如(ru)硫(liu)酸(suan)鹽(yan)，會(hui)招(zhao)致(zhi)陽(yang)極(ji)電(dian)勢(shi)降(jiang)低(di)
，電(dian)子(zi)則(ze)易(yi)於(yu)堆(dui)積(ji)在(zai)這(zhe)些(xie)組(zu)分(fen)上(shang)。當(dang)運(yun)用(yong)厭(yan)氧(yang)淤(yu)泥(ni)作(zuo)為(wei)接(jie)種(zhong)體(ti)時(shi)，能(neng)夠(gou)反(fan)複(fu)性(xing)的(de)察(cha)看(kan)到(dao)沼(zhao)氣(qi)的(de)產(chan)生(sheng)
，提(ti)示(shi)在(zai)這(zhe)種(zhong)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)細(xi)菌(jun)並(bing)未(wei)運(yun)用(yong)陽(yang)極(ji)。假(jia)如(ru)沒(mei)有(you)硫(liu)酸(suan)鹽(yan)

、硝xiao酸suan鹽yan或huo者zhe其qi它ta電dian子zi受shou體ti的de存cun在zai，假jia如ru陽yang極ji持chi續xu維wei持chi低di電dian勢shi則ze發fa酵jiao就jiu成cheng為wei此ci時shi的de主zhu要yao代dai謝xie過guo程cheng。例li如ru，在zai葡pu萄tao糖tang的de發fa酵jiao過guo程cheng中zhong
，觸chu及ji到dao的de可ke能neng的de反fan響xiang是shi：C6H12O6+2H2O=4H2+2CO2+2C2H4O2 或 6H12O6=2H2+2CO2+C4H8O2。它ta標biao明ming，從cong理li論lun上shang說shuo，六liu碳tan底di物wu中zhong最zui多duo有you三san分fen之zhi一yi的de電dian子zi可ke以yi用yong來lai產chan生sheng電dian流liu
，而er其qi它ta三san分fen之zhi二er的de電dian子zi則ze保bao管guan在zai產chan生sheng的de發fa酵jiao產chan物wu中zhong
，如ru乙yi酸suan和he丁ding酸suan鹽yan。總zong電dian子zi量liang的de三san分fen之zhi一yi用yong來lai發fa電dian的de緣yuan由you在zai於yu氫qing化hua酶mei的de性xing質zhi，它ta通tong常chang運yun用yong這zhe些xie電dian子zi產chan生sheng氫qing氣qi，氫qing化hua酶mei普pu通tong位wei於yu膜mo的de外wai表biao以yi便bian於yu與yu膜mo外wai的de可ke活huo動dong的de電dian子zi穿chuan越yue體ti相xiang接jie觸chu，或huo者zhe直zhi接jie接jie觸chu在zai電dian極ji上shang。同tong反fan複fu察cha看kan到dao的de現xian象xiang分fen歧qi，這zhe一yi代dai謝xie類lei型xing也ye預yu示shi著zhe高gao的de乙yi酸suan和he丁ding酸suan鹽yan的de產chan生sheng。一yi些xie已yi知zhi的de製zhi造zao發fa酵jiao產chan物wu的de微wei生sheng物wu分fen屬shu於yu以yi下xia幾ji類lei：梭菌屬（Clostridium），產堿菌（Alcaligenes），腸球菌（Enterococcus），都曾經從MFCs中別離出來。此外
，在獨立發酵實驗中，察看到在無氧條件下MFC富集培育時，有豐厚的氫氣產生，這一現象也進一步的支持和考證這一通路。

發酵的產物，如乙酸，在低陽極電勢的狀況下也可以被諸如泥菌屬等厭氧菌氧化，它們可以在MFC的環境中攫取乙酸中的電子。

代(dai)謝(xie)途(tu)徑(jing)的(de)差(cha)別(bie)與(yu)已(yi)觀(guan)測(ce)到(dao)的(de)氧(yang)化(hua)複(fu)原(yuan)電(dian)勢(shi)的(de)數(shu)據(ju)一(yi)同(tong)
，為(wei)我(wo)們(men)一(yi)窺(kui)微(wei)生(sheng)物(wu)電(dian)動(dong)力(li)學(xue)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)個(ge)深(shen)化(hua)的(de)窗(chuang)口(kou)。一(yi)個(ge)在(zai)外(wai)部(bu)電(dian)阻(zu)很(hen)低(di)的(de)狀(zhuang)況(kuang)下(xia)運(yun)轉(zhuan)的(de)MFC
，在剛開端在生物量積聚時期隻產生很低的電流

，因而具有高的陽極電勢（即低的MFC電池電勢）。這zhe是shi關guan於yu兼jian性xing好hao氧yang菌jun和he厭yan氧yang菌jun的de選xuan擇ze的de結jie果guo。經jing過guo培pei育yu生sheng長chang，它ta的de代dai謝xie轉zhuan換huan率lv，表biao現xian為wei電dian流liu程cheng度du，將jiang升sheng高gao。所suo產chan生sheng的de這zhe種zhong適shi中zhong的de陽yang極ji電dian勢shi程cheng度du將jiang有you利li於yu那na些xie順shun應ying低di氧yang化hua的de兼jian性xing厭yan氧yang微wei生sheng物wu生sheng長chang。但dan是shi此ci時shi，專zhuan性xing厭yan氧yang型xing微wei生sheng物wu依yi然ran會hui遭zao到dao陽yang極ji倉cang內nei存cun在zai的de氧yang化hua電dian勢shi，同tong時shi也ye可ke能neng遭zao到dao跨kua膜mo浸jin透tou過guo來lai的de氧yang氣qi影ying響xiang，而er處chu於yu生sheng長chang受shou抑yi的de狀zhuang態tai。假jia如ru外wai部bu運yun用yong高gao電dian阻zu時shi
，陽yang極ji電dian勢shi將jiang會hui變bian低di
，以yi至zhi隻zhi維wei持chi微wei小xiao的de電dian流liu程cheng度du。在zai那na種zhong狀zhuang況kuang下xia，將jiang隻zhi能neng選xuan擇ze順shun應ying低di氧yang化hua的de兼jian性xing厭yan氧yang微wei生sheng物wu以yi及ji專zhuan性xing厭yan氧yang微wei生sheng物wu，使shi對dui細xi菌jun品pin種zhong的de選xuan擇ze的de可ke能neng性xing被bei局ju限xian了le。

MFC中的陽極電子傳送機製

MFCs中(zhong)審(shen)定(ding)出(chu)的(de)許(xu)多(duo)發(fa)酵(jiao)性(xing)的(de)微(wei)生(sheng)物(wu)都(dou)具(ju)有(you)某(mou)一(yi)種(zhong)氫(qing)化(hua)酶(mei)，例(li)如(ru)布(bu)氏(shi)梭(suo)菌(jun)和(he)微(wei)腸(chang)球(qiu)菌(jun)。氫(qing)化(hua)酶(mei)可(ke)能(neng)直(zhi)接(jie)參(can)與(yu)了(le)電(dian)子(zi)向(xiang)電(dian)極(ji)的(de)轉(zhuan)移(yi)過(guo)程(cheng)。最(zui)近(jin)，這(zhe)一(yi)關(guan)於(yu)電(dian)子(zi)傳(chuan)送(song)辦(ban)法(fa)的(de)想(xiang)象(xiang)由(you)McKinlay和Zeikus提出，但是它必需分離可挪動的氧化穿越體。它們展現了氫化酶在複原細菌外表的中性紅的過程中扮演了某一角色。

細菌能夠運用可溶性的組分將電子從一個細胞（內）的化合物轉移到電極的外表，同時隨同著這一化合物的氧化。在很多研討中，都向反響器中添加氧化型中間體比方中性紅，勞氏紫（thionin）和甲基紫蘿堿（viologen）。經曆標明這些中間體的添加通常都是很關鍵的。但是，細菌也可以本人製造這些氧化中間體
，經過兩種途徑：經過製造有機的、能夠被可逆的複原化合物（次級代謝物）
，和經過製造能夠被氧化的代謝中間物（初級代謝物）。

第一種途徑表現在很多品種的細菌中
，例如糜爛謝瓦納拉菌（Shewanella putrefaciens）以及銅綠假單胞菌（Pseudomonas aeruginosa）。近期的研討標明這些微生物的代謝中間物影響著MFCs的性能，以至普遍幹擾了胞外電子的傳送過程。失活銅綠假單胞菌的MFC中zhong的de這zhe些xie與yu代dai謝xie中zhong間jian體ti產chan生sheng相xiang關guan的de基ji因yin，能neng夠gou將jiang產chan生sheng的de電dian流liu單dan獨du降jiang低di到dao原yuan來lai的de二er非fei常chang之zhi一yi。由you一yi種zhong細xi菌jun製zhi造zao的de氧yang化hua型xing代dai謝xie中zhong間jian體ti也ye可ke以yi被bei其qi他ta品pin種zhong的de細xi菌jun在zai向xiang電dian極ji傳chuan送song電dian子zi的de過guo程cheng中zhong所suo應ying用yong。

經過第二種途徑細菌可以製造複原型的代謝中間體——但還是需求應用初級代謝中間物——運用代謝中間物如Ha或者HgS作為媒介。Schroder等應用E.coli K12產生氫氣
，並將浸泡在生物反響器中的由聚苯胺維護的鉑催化電極處停止再氧化。經過這種辦法他們取得了高達1.5mA/cm2（A，安培）的電流密度，這在之前是做不到。類似的，Straub和Schink發表了應用Sulfurospirillum deleyianum將硫複原至硫化物
，然後再由鐵重氧化為氧化水平更高的中間物。 評價MFCs性能的參數

運用微生物燃料電池產生的功率大小依賴於生物和電化學這兩方麵的過程。

底物轉化的速率

遭到如下要素的影響，包括細菌細胞的總量
，反響器中混合和質量傳送的現象，細菌的動力學（p-max——細菌的種屬特異性最大生長速率，Ks——細菌關於底物的親和常數），生物量的有機負荷速率（每天每克生物量中的底物克數），質子轉運中的質子跨膜效率，以及MFC的總電勢。

陽極的超極化

普通而言，丈量MFCs的開放電路電勢（OCP）的值從750mV~798mV。影響超極化的參數包括電極外表，電極的電化學性質，電極電勢，電極動力學以及MFC中電子傳送和電流的機製。

陰極的超極化

與在陽極觀測到的現象類似
，陰極也具有顯著的電勢損失。為了糾正這一點，一些研討者們運用了赤血鹽（hexacyanoferrate）溶液。但是，赤血鹽並不是被空氣中的氧氣完整重氧化的，所以應該以為它是一個電子受體更甚於作為媒介。假如要到達可持續狀態

，MFC陰極最好是開放性的陰極。

質子跨膜轉運的性能

目前大局部的MFCs研討都運用Nafion—質子轉換膜（PEMs）。但是，Nafion—膜關於（生物）汙染是很敏感的，例如銨。而目前最好的結果來自於運用Ultrex陽離子交流膜。Liu等不用運用膜，而轉用碳紙作為隔離物。固然這樣做顯著降低了MFCdeneizaidianzu
，danshi，zaiyouyangjidianjieyezufencunzaidezhuangkuangxia，zheyileixingdegeliwuhuicijiyinjidianjideshengchang，bingqieguanyuyinjidecuihuajijuyouduxing。erqiemuqianshangmeiyoukexinde，guanyuzhexietanzhi-陰極係統在一段時期而不是短短幾天內的穩定性方麵的數據。

MFC的內在電阻

這一參數既依賴於電極之間的電解液的電阻值
，也決議於膜電阻的阻值（Nafion—具有最低的電阻）。guanyuzuiyouhuadeyunzhuantiaojian，yangjiheyinjixuqiujinkenengdehuxiangjiejin。guranzhizideqianyihuixianzhudeyingxiangyudianzuxiangguandesunshi，danshichongpeidehunhejiangshizhexiesunshizuixiaohua。

性能的相關數據

在均勻陽極外表的功率戰爭均MFC反響器容積單位的功率之間
，存在著明顯的差別。表2提供了目前為止報道過的與MFCs相關的最重要的的結果。大局部的研討結果都以電極外表的mA/m以及mW/m2兩liang種zhong方fang式shi表biao示shi功gong率lv輸shu出chu的de值zhi，是shi依yi據ju傳chuan統tong的de催cui化hua燃ran料liao電dian池chi的de描miao繪hui格ge式shi衍yan生sheng而er來lai的de。其qi中zhong後hou一yi種zhong格ge式shi關guan於yu描miao繪hui化hua學xue燃ran料liao電dian池chi而er言yan可ke能neng曾zeng經jing是shi充chong沛pei的de，但dan是shiMFCs與化學燃料電池具有實質上的差別，由於它所運用的催化劑（細菌）具ju有you特te殊shu的de條tiao件jian請qing求qiu
，並bing且qie占zhan領ling了le反fan響xiang器qi中zhong特te定ding的de體ti積ji，因yin而er減jian少shao了le其qi中zhong的de自zi在zai空kong間jian和he孔kong隙xi的de大da小xiao。每mei一yi個ge研yan討tao都dou參can照zhao了le以yi下xia參can數shu的de特te定ding的de組zu合he：包括反響器容積、質子交流膜、電解液
、有機負荷速率以及陽極外表。但僅從這一點動身要對這些數據作出橫向比擬很艱難。從技術的角度來看，以陽極倉內容積（液體）所產生的瓦特/立方米（Watts/m3）為(wei)單(dan)位(wei)的(de)方(fang)式(shi)，作(zuo)為(wei)反(fan)響(xiang)器(qi)的(de)性(xing)能(neng)比(bi)擬(ni)的(de)一(yi)個(ge)基(ji)準(zhun)還(hai)是(shi)有(you)協(xie)助(zhu)的(de)。這(zhe)一(yi)單(dan)位(wei)使(shi)我(wo)們(men)可(ke)以(yi)橫(heng)向(xiang)比(bi)擬(ni)一(yi)切(qie)測(ce)試(shi)過(guo)的(de)反(fan)響(xiang)器(qi)，而(er)且(qie)不(bu)隻(zhi)僅(jin)局(ju)限(xian)於(yu)已(yi)有(you)的(de)研(yan)討(tao)，還(hai)能(neng)夠(gou)拓(tuo)展(zhan)到(dao)其(qi)它(ta)已(yi)知(zhi)的(de)生(sheng)物(wu)轉(zhuan)化(hua)技(ji)術(shu)。

ciwai
，zaifanxiangqidekulunxiaolvhenengliangxiaolvzhijianyecunzaizhexianzhudechabie。kulunxiaolvshijiyudiwushijianchuansongdedianzidezongliangyulilunshangdiwuyinggaichuansongdedianzidezongliangzhijiandebizhilaijisuan。nengliangxiaolvyeshidianzichuansongdenengliangdetishi，bingfenlisisuoledianyahedianliu。rubiao2中所見
，MFCzhongdedianliuhegonglvzhijiandeguanxibingfeizongshimingbaide。xuqiuqiangtiaodeshizaitedingdianshidetiaojianxiadianzidechuansongsulv
，yijicaozuocanshu，pirudianzudetiaozheng。jiaruzonghesisuozhexiecanshudewentidehua，bixuyaokendingshizuidakulunxiaolv（如關於廢水處置）還是最大能量效率（如關於小型電池）才是最終目的。目前觀測到的電極外表功率輸出從mW/m2~w/m2都有散布。

優化

shengwuyouhuatishiwomenyinggaixuanzeshiyidexijunzuhe，yijicushixijunshunyingfanxiangqineiyouhuaguodehuanjingtiaojian。guranduixijunzhongzidexuanzejianghendashuipingshangjueyixijunzengzhidesulv，danshitabingbujueyizheyiguochengchanshengdezuizhonggouzao。yunyonghunhedeyanyang-好氧型淤泥接種
，並以葡萄糖作為營養源，能夠察看到經過三個月的微生物順應和選擇之後，細菌在將底物轉換為電流的速率上有7倍的增長。假如提供更大的陽極外表供細菌生長的話，增長會更快。

批pi處chu置zhi係xi統tong使shi可ke以yi製zhi造zao可ke溶rong性xing的de氧yang化hua型xing中zhong間jian體ti的de微wei生sheng物wu的de積ji聚ju成cheng為wei了le可ke能neng。持chi續xu的de係xi統tong性xing選xuan擇ze能neng構gou成cheng生sheng物wu被bei膜mo的de品pin種zhong
，它ta們men或huo者zhe可ke以yi直zhi接jie的de生sheng長chang在zai電dian極ji上shang，或huo者zhe可ke以yi經jing過guo生sheng物wu被bei膜mo的de基ji質zhi運yun用yong可ke挪nuo動dong的de穿chuan越yue分fen子zi來lai傳chuan送song電dian子zi。

經過向批次處置的陽極中參加可溶性的氧化中間體也能到達技術上的優化：MFCs中zhong參can加jia氧yang化hua型xing代dai謝xie中zhong間jian體ti可ke以yi持chi續xu的de改gai善shan電dian子zi傳chuan送song。對dui這zhe些xie代dai謝xie中zhong間jian體ti的de選xuan擇ze到dao目mu前qian為wei止zhi還hai僅jin僅jin是shi出chu於yu經jing曆li性xing的de
，而er且qie通tong常chang隻zhi要yao低di的de中zhong間jian體ti電dian勢shi，在zai數shu值zhi約yue為wei300mV或(huo)者(zhe)複(fu)原(yuan)性(xing)更(geng)高(gao)的(de)時(shi)分(fen)，才(cai)以(yi)為(wei)是(shi)值(zhi)得(de)思(si)索(suo)的(de)。應(ying)該(gai)選(xuan)擇(ze)那(na)些(xie)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)高(gao)的(de)電(dian)勢(shi)的(de)氧(yang)化(hua)中(zhong)間(jian)體(ti)
，才(cai)幹(gan)夠(gou)使(shi)細(xi)菌(jun)關(guan)於(yu)電(dian)極(ji)而(er)言(yan)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)高(gao)的(de)流(liu)通(tong)速(su)率(lv)，同(tong)時(shi)還(hai)需(xu)參(can)考(kao)是(shi)以(yi)高(gao)庫(ku)侖(lun)效(xiao)率(lv)還(hai)是(shi)以(yi)高(gao)能(neng)量(liang)效(xiao)率(lv)為(wei)主(zhu)要(yao)目(mu)的(de)。

一些研討工作者們曾經開發了改良型的陽極資料，是經過將化學催化劑浸透進原始資料製成的。Park和Zeikus運用錳修飾過的高嶺土電極，產生了高達788mW/m2的輸出功率。而增加陽極的特殊外表將招致產生更低的電流密度（因而反過來降低了活化超極化）hegengduodeshengwubomowaibiao。danshi，zhezhongbanfacunzaiyigemingxiandejuxian，weixiaodekongdonghenrongyibeibeixijunjisugengsai。beiqieduanshiwugonggeidexijunhuisiwang，yinerzaitarongjieqianfanerjiangdiledianjidehuohuawaibiao。zongzhi，jiangdihuohuachaojihuaheneiyuanxingdianzuzhijiangshiyingxianggonglvshuchudezuizhuyaoyaosu。

IVIFC：支柱性中心技術

汙物驅動的應用在於可以顯著的移除廢棄的底物。目前，運用傳統的好氧處置時，氧化每千克碳水化合物就需求耗費1 kWh的能量。例如，生活汙水的處置每立方米需求耗費0.5 kWh的能量
，折算後在這一項上每人每年需求耗費的能源約為30 kWh。為理解決這一問題，需求開發一些技術

，特別是針對高強度的廢水。在這一範疇中常用的是Upflow Anaerobic Sludge Blanket反響器，它產生沼氣，特別是在處置濃縮的工業廢水時。UASB反響器通常以每立方米反響器每天10~20 kg化學需氧量的負荷速率處置高度可降解性的廢水，並且具有（帶有一個熄滅引擎作為轉換器）35%的總電力效率，意味著反響器功率輸出為0.5~1 kW/m3。tadexiaolvzhuyaojueyiyuximiezhaoqishisunshidenengliang。jianglaijiarukaizhanlebixianyoudenenggengyouxiaodeyanghuazhaoqidehuaxueranliaodianchidehua，henkenengkeyiqudegenggaodexiaolv。

可以轉化具有積極市場價值的某種定性底物的電池，譬如葡萄糖，將以具有高能量效率作為首要目的。固然MFCs的功率密度與諸如甲醇驅動的FCs相比是相當低的
，但是關於這項技術而言，以底物平安性為代表的多功用性是它的一個重要優勢。

全麵的看，作為一種參考

，以高速率的厭氧消化手腕從生物量中重獲能量的資本支出約為裝置每百萬瓦消費量破費100萬瓦。後一數值也同樣適用於經過傳統的熄滅途徑、風feng力li渦wo輪lun機ji以yi及ji化hua學xue染ran料liao電dian池chi等deng辦ban法fa應ying用yong化hua石shi燃ran料liao產chan能neng。因yin而er這zhe一yi手shou腕wan也ye處chu於yu競jing爭zheng之zhi地di。何he況kuang目mu前qian，微wei生sheng物wu燃ran料liao電dian池chi尚shang未wei到dao達da這zhe一yi水shui準zhun的de功gong率lv輸shu出chu。負fu荷he速su率lv為wei每mei天tian每mei立li方fang米mi反fan響xiang器qi0.1~10 kg的化學需氧量時，能夠以為實踐上能到達的功率輸出在0.01~1.25 kW/m3之間。但是，關於好氧的處置過程，察看到的生長速率為耗費每克有機底物產生0.4克生物量生成，而關於厭氧發酵產生沼氣的過程這一速率理論上僅為0.077。基於MFC過程的實質，其產量應該介於這兩種代謝類型之間。察看到的以葡萄糖飼喂的MFCs的生長速率在0.07~0.22之間。由於廢水處置設備中淤泥處置的破費多達每噸幹物質500，這一數量的減少關於該過程的經濟均衡具有重要的提表示義。

有效的設計和操作可以發明一種技術平台，可以在多種範疇運用而不需求停止實質上的修正。除卻經濟方麵
，MFCs曾(zeng)經(jing)展(zhan)示(shi)了(le)支(zhi)柱(zhu)性(xing)的(de)中(zhong)心(xin)技(ji)術(shu)的(de)姿(zi)勢(shi)。它(ta)們(men)在(zai)低(di)的(de)和(he)適(shi)中(zhong)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)能(neng)有(you)效(xiao)的(de)產(chan)生(sheng)能(neng)量(liang)並(bing)轉(zhuan)化(hua)一(yi)係(xi)列(lie)的(de)電(dian)子(zi)供(gong)體(ti)，以(yi)至(zhi)即(ji)便(bian)電(dian)子(zi)供(gong)體(ti)僅(jin)以(yi)低(di)濃(nong)度(du)存(cun)在(zai)。在(zai)這(zhe)些(xie)方(fang)麵(mian)如(ru)今(jin)還(hai)沒(mei)有(you)可(ke)以(yi)與(yu)之(zhi)相(xiang)媲(pi)美(mei)的(de)其(qi)他(ta)已(yi)知(zhi)技(ji)術(shu)。