微生物燃料電池電極材料的最新研究進(jìn)展

楊 倩，徐 源，蔣陽(yáng)月，陳英文，祝社民，沈樹(shù)寶

（1南京工業(yè)大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，江蘇 南京 210009；2南京工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京210009）

隨著全球經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化石能源短缺問(wèn)題以及化石能源在使用和開(kāi)采過(guò)程中對(duì)環(huán)境的危害越來(lái)越嚴(yán)重，尋求可再生的新能源已引起全世界的關(guān)注。微生物燃料電池是可以實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換及產(chǎn)能的新的概念和裝置。它利用微生物和電化學(xué)的耦合作用，可以實(shí)現(xiàn)將簡(jiǎn)單小分子或復(fù)雜生物質(zhì)中所蘊(yùn)含的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能或氫能，因其既可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢水處理，又使得廢水得以資源化利用，從而受到了世界各國(guó)的高度關(guān)注。

微生物燃料電池，即微生物降解或氧化有機(jī)物，產(chǎn)生的電子通過(guò)一組呼吸酶在細(xì)胞內(nèi)傳遞，以ATP形式為細(xì)胞提供能量，隨后電子被釋放給最終電子受體，電子受體在得到電子后自身被還原。許多電子受體如氧氣、硝酸鹽、硫酸鹽等均可以通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入細(xì)胞，得到電子生成還原產(chǎn)物，再?gòu)募?xì)胞中擴(kuò)散出來(lái)。MFC典型的工作原理如圖 1所示，MFC以陽(yáng)極上的細(xì)菌為催化劑，細(xì)菌降解有機(jī)物所產(chǎn)生的電子傳輸?shù)疥?yáng)極，再通過(guò)外電路負(fù)載到達(dá)陰極，由此產(chǎn)生電流；細(xì)菌降解有機(jī)物所產(chǎn)生的質(zhì)子則從陽(yáng)極室通過(guò)分隔材料到達(dá)陰極，在陰極上與氧氣及陽(yáng)極傳遞過(guò)來(lái)的電子結(jié)合生成水，由此完成電池內(nèi)的電化學(xué)過(guò)程和能量轉(zhuǎn)化過(guò)程。

影響微生物燃料電池性能的因素主要有以下幾個(gè)方面：燃料的氧化速率；電子從微生物傳遞到電極的速率；回路電阻；質(zhì)子向陰極的轉(zhuǎn)移速率；陰極氧的還原速率等[1]。電極材料及間隔、有無(wú)介體、外部操作條件等也同樣會(huì)影響微生物燃料電池的性能。

微生物燃料電池作為一種集產(chǎn)能與處理廢水為一體的新技術(shù)已經(jīng)越來(lái)越受到研究人員的關(guān)注，關(guān)于本領(lǐng)域的報(bào)道也顯著增多。電極是決定 MFC性能和成本的重要組成部分。電極的成本效益和可放大技術(shù)是MFC設(shè)計(jì)的最大挑戰(zhàn)，目前對(duì)MFC的研究重點(diǎn)集中在新型電極材料開(kāi)發(fā)及修飾上。本文探討了 MFC發(fā)展中電極材料研究的最新動(dòng)態(tài)以及重要進(jìn)展，分析了提高M(jìn)FC性能的途徑和方法。

1 陽(yáng)極材料

1.1 傳統(tǒng)碳基材料

MFC的陽(yáng)極是微生物直接粘附并產(chǎn)生電子的位置。陽(yáng)極材料影響著底物的氧化、電子的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移過(guò)程。陽(yáng)極一般使用高導(dǎo)電率、無(wú)腐蝕性、高比表面積、高孔隙率并且可放大的材料。碳紙、碳布、碳刷、泡沫碳等由于具有高導(dǎo)電性并且十分適宜微生物的生長(zhǎng)，在 MFC中得到廣泛的應(yīng)用。碳紙比較薄，硬且脆，碳布比較柔軟且有韌性。Hou等[2]構(gòu)建了一種用多孔碳紙做陽(yáng)極的單腔室空氣陰極 MFC對(duì)偶氮染料進(jìn)行脫色研究，將葡萄糖和剛果紅同時(shí)作為底物加入時(shí)，產(chǎn)生了192 mW/m2的最大功率密度。Nimje等[3]用碳布做陽(yáng)極，構(gòu)建了一種單腔室空氣陰極 MFC降解甘油，產(chǎn)生的最大功率密度為0.06 mW/cm2，且能夠維持較長(zhǎng)時(shí)間。但是由于碳紙和碳布相對(duì)較貴，Wang等[4]用比較便宜的碳網(wǎng)做 MFC的陽(yáng)極材料，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)高溫氨氣處理后碳網(wǎng)產(chǎn)生的最大功率密度比碳布和碳紙的都略高。除了常規(guī)碳材料，其它形態(tài)的碳材料也有研究，Kalathil等[5]用顆?；钚蕴甲鲫?yáng)極，并且在MFC中未使用任何昂貴材料如Nafion和鉑催化劑等，得到的最大功率密度與之前報(bào)道的以連續(xù)流廢水為底物的最大功率密度相當(dāng)。另外，碳布、碳刷等材料經(jīng)過(guò)表面處理后同樣能夠提高 MFC的性能，增加產(chǎn)電。Cheng等[6]在700 ℃下通氨氣修飾碳布電極，提高了碳布表面的正電荷數(shù)，并加入磷酸鹽緩沖液增強(qiáng)導(dǎo)電性，使以廢水為底物時(shí)馴化時(shí)間縮短了一半，并且將產(chǎn)電量提高了48%。雖然高溫氨氣處理能夠提高產(chǎn)電，但是低能耗處理電極的方法在實(shí)際應(yīng)用中是非常必要的，F(xiàn)eng等[7]用3種方法處理碳纖維刷，即酸浸、加熱及酸浸和加熱的綜合處理。綜合處理的電極將功率密度提高至 1370 mW/m2，分別比未處理、酸浸、加熱的碳刷陽(yáng)極提高了34%、25% 和7%。

一些石墨材料如石墨棒、石墨氈、石墨片、石墨顆粒等具有高導(dǎo)電性和孔隙率，也常被用在MFC及其它電化學(xué)研究中。Logen等[8]將石墨纖維纏繞在具有高導(dǎo)電性且無(wú)腐蝕性的金屬芯上制成石墨刷來(lái)檢驗(yàn)它在立方體反應(yīng)器中的產(chǎn)電情況，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器的內(nèi)阻從31 ?減少到8 ?，從而使最大功率密度達(dá)到 2400 mW/m2，是空氣陰極系統(tǒng)中所達(dá)到的最大功率密度。Chaudhuri等[9]比較了以石墨棒、石墨泡沫和石墨氈作為陽(yáng)極的電流密度的變化情況，由于 3種電極表面積的不同，石墨氈（表面積20×10?3cm2）產(chǎn)生的電流是石墨棒（表面積6.5×10?3cm2）的3倍以上，但是兩種材料的電流密度相當(dāng)。石墨泡沫（表面積6.1×10?3cm2）與石墨棒的表面積相差無(wú)幾，但產(chǎn)生的電流是石墨棒的 2.4倍，這主要是由于兩種電極的孔隙率和微生物負(fù)載量不同所導(dǎo)致的。通過(guò)對(duì)石墨電極的表面進(jìn)行修飾來(lái)提高比表面積能夠增強(qiáng)MFC的產(chǎn)電情況。Bibiana等[10]通過(guò)強(qiáng)陽(yáng)極氧化作用使石墨氈電極表面形成微孔結(jié)構(gòu)，這種微孔結(jié)構(gòu)使電極與底物充分接觸，有利于生物膜的形成，有效提高了電流密度。

1.2 導(dǎo)電聚合物及其復(fù)合物

導(dǎo)電聚合物如聚苯胺、聚吡咯等由于具有較好的電化學(xué)特性，被用于 MFC中作為電極修飾材料的研究也越來(lái)越多。Lai等[11]用 HSO4－摻雜聚苯胺來(lái)修飾碳布做陽(yáng)極材料用在雙室 MFC中，產(chǎn)生了1275 mW/m2的最大功率密度，比未修飾的碳布陽(yáng)極高2.66倍，表明聚苯胺的修飾能夠有效提高M(jìn)FC的性能。此外，聚苯胺常與其它具有良好表面特性或?qū)щ娦缘牟牧闲纬蓮?fù)合物來(lái)修飾陽(yáng)極。 Qiao等[12]將合成的納米結(jié)構(gòu)聚苯胺/二氧化鈦復(fù)合陽(yáng)極用于MFC中，發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚苯胺含量在30%時(shí)具有最好的生物和電化學(xué)性能，得到的功率密度為1495 mW/m2，比之前報(bào)道的相同菌種MFC最大功率密度高兩倍。Zou等[13]用納米結(jié)構(gòu)的聚吡咯修飾碳纖維做單腔室太陽(yáng)能 MFC的陽(yáng)極，得到的功率密度比之前報(bào)道的用相同生物做催化劑的電池功率提高了450%。

1.3 碳納米管及復(fù)合物

碳納米管（CNT）具有良好的導(dǎo)電性、巨大的比表面積、高強(qiáng)度和柔韌性，常與導(dǎo)電聚合物復(fù)合作為電極修飾材料提高M(jìn)FC的性能。Qiao等[14]將碳納米管/聚苯胺復(fù)合物作為MFC的陽(yáng)極材料，研究發(fā)現(xiàn)用大腸桿菌做生物催化劑時(shí)，含20%碳納米管的復(fù)合物具有最高的電化學(xué)活性，產(chǎn)生的最大功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前報(bào)道的用大腸桿菌催化劑的功率密度。Zou等[15]用聚吡咯涂層碳納米管復(fù)合物修飾MFC的陽(yáng)極，發(fā)現(xiàn)MFC的輸出功率隨聚吡咯量的增加而增大，所得到的最大功率密度也高于文獻(xiàn)報(bào)道值。碳納米管還可以與其它高比表面積的材料復(fù)合，增大微生物的附著面積，提高電子向陽(yáng)極的傳遞效率。Xie等[16]用多孔碳納米管-紡織纖維復(fù)合材料做陽(yáng)極，這種材料為底物的傳遞和微生物在其內(nèi)部的繁殖提供了開(kāi)放的3D空間，使陽(yáng)極電解液-生物膜-陽(yáng)極的界面積較大，并且多孔結(jié)構(gòu)與生物膜有較強(qiáng)的作用力，促進(jìn)了電子向陽(yáng)極的轉(zhuǎn)移，減少了內(nèi)阻，大大提高了MFC的性能。

1.4 石墨烯及復(fù)合物

石墨烯是碳原子以 sp2雜化混成軌域呈蜂巢晶格排列構(gòu)成的單層二維晶體，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，具有高導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性以及較大的比表面積，并且是目前世界上電阻率最小的材料，電子遷移速率極快，常被用于 MFC中作為催化劑支撐材料和電極修飾材料。石墨烯修飾陽(yáng)極時(shí)，能夠促進(jìn)微生物在陽(yáng)極的黏附，提高電子的轉(zhuǎn)移速率。Liu等[17]用電化學(xué)方法將石墨烯沉積到碳布上做陽(yáng)極，由于石墨烯優(yōu)越的生物相容性，有效提高了 MFC的最大功率密度和能量轉(zhuǎn)化率。Zhang等[18]用石墨烯修飾不銹鋼網(wǎng)做陽(yáng)極與單純的不銹鋼網(wǎng)陽(yáng)極比較，發(fā)現(xiàn)由于石墨烯的存在增大了陽(yáng)極的表面積以及微生物的負(fù)載量，其功率密度增加了18倍。很多研究者用石墨烯與導(dǎo)電聚合物復(fù)合修飾陽(yáng)極，綜合了二者的優(yōu)良特性，從而達(dá)到優(yōu)化MFC的目的。Hou等[19]用聚苯胺-石墨烯納米復(fù)合物修飾碳布做陽(yáng)極，得到了相當(dāng)于純碳布陽(yáng)極三倍的最大功率密度。

2 陰極材料

陰極的設(shè)計(jì)是 MFC發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重大的挑戰(zhàn)。通常用做陽(yáng)極的材料都可以用做陰極，如碳布、碳紙、碳刷、石墨棒、石墨刷等。為了提高陰極的性能，可在基底材料上負(fù)載催化劑，如鉑等。

2.1 貴金屬鉑催化劑

陰極最常用的材料是一面涂鉑的碳紙或碳布。但是由于鉑的價(jià)格昂貴，不利于實(shí)際應(yīng)用，因此，人們開(kāi)始研究減少鉑的用量或致力于尋求新型廉價(jià)的催化劑在MFC中的應(yīng)用。Cheng等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在空氣陰極中鉑的添加量在 0.1～0.2 mg/cm2的范圍內(nèi)，對(duì)功率密度的影響不大，這就為減少鉑的用量，降低電極成本提供了依據(jù)。Xie等[21]用電化學(xué)法將鉑納米粒子沉淀到碳納米管織物上作為改性陰極用于液體陰極 MFC中，產(chǎn)生的最大功率密度是于商業(yè)鉑碳布陰極的2.4倍，同時(shí)使鉑的負(fù)載量減少了 81.7%，在提高 MFC性能的同時(shí)大大降低了成本。

2.2 過(guò)渡金屬大環(huán)類(lèi)

過(guò)渡金屬大環(huán)類(lèi)陰極具有與鉑碳陰極相當(dāng)?shù)男阅?，且這種陰極大大減少了貴金屬在 MFC中的用量，降低了材料成本。Zhao等[22]在電化學(xué)測(cè)試中發(fā)現(xiàn)了酞菁亞鐵（FePc）和四甲氧基苯基卟啉鈷（CoTMPP）兩種催化劑，它們?cè)陔娏髅芏葹?.2mA/cm2時(shí)的性能與鉑碳陰極相當(dāng)或更好，但是其輸出功率較鉑碳低。Birry等[23]研究了乙酸亞鐵（FeAc）、四甲氧基苯基卟啉氯化鐵（ClFeTMPP）及酞菁亞鐵（FePc）這三種鐵基陰極負(fù)載在炭黑上的氧還原活性，發(fā)現(xiàn)在氬氣環(huán)境中制備的FePc催化劑的氧還原活性和 MFC性能最優(yōu)，在鐵負(fù)載量為0.01～0.16 mg/m2時(shí)，其最大輸出功率為550～590 mW/m2，與鉑負(fù)載量為0.5 mg/cm2的鉑碳相當(dāng)，并具有更好的穩(wěn)定性。Kim等[24]比較了炭黑（C）、萘酞菁（NPc/C）、鈷合萘酞菁（CoNPc/C）和鉑碳（Pt/C）在H型MFC中的氧還原催化性能， Co-大環(huán)結(jié)構(gòu)提高了催化劑的分散性和陰極的氧還原反應(yīng)，通過(guò)測(cè)量最大功率密度發(fā)現(xiàn)Pt/C的產(chǎn)電性能最好，CoNPc/C次之，并且CoNPc/C的電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性及陰陽(yáng)極電勢(shì)都與鉑相當(dāng)，因此CoNPc/C可以作為更有應(yīng)用前景的陰極催化劑。

2.3 過(guò)渡金屬和半導(dǎo)體材料

過(guò)渡金屬及半導(dǎo)體材料的氧化物都具有導(dǎo)電性和較好的氧還原催化活性，常被用做陰極催化劑。Roche等[25]構(gòu)建了雙極室 MFC用碳載氧化錳（MnOx/C）納米粒子作陰極催化劑，發(fā)現(xiàn)在中性至微堿性環(huán)境中其性能只是略低于常規(guī)的鉑碳電極，基本可取代鉑碳作為一種較廉價(jià)的催化劑。Li等[26]研究了八面體分子篩結(jié)構(gòu)（OMS-2）的錳氧化物催化劑，及分別用鈷、銅和鈰修飾OMS-2，結(jié)果顯示用鈷和銅修飾的催化劑與鉑碳相比氧還原催化性能較好，并且有效提高了功率輸出和底物的降解率。TiO2具有優(yōu)良的電化學(xué)性能，將其作為陰極催化劑的研究也較多。Lu等[27]構(gòu)建了天然金紅石做陰極催化劑的MFC，發(fā)現(xiàn)在光催化條件下產(chǎn)生12.03 W/m3最大功率密度，比鉑碳陰極的性能稍差，但是證明金紅石或其它半導(dǎo)體材料可以作為廉價(jià)的催化劑。Hosseini等[28]制作了Ti納米-TiO2/Pb納米復(fù)合電極作為 MFC的陰極，由于納米結(jié)構(gòu)提供的巨大表面積以及鈀優(yōu)異的氧還原電催化活性，使復(fù)合電極的性能與鉑碳電極相當(dāng)。

2.4 導(dǎo)電聚合物及復(fù)合物

導(dǎo)電聚合物如聚苯胺及其共聚物、聚吡咯等具有較好的的導(dǎo)電性和生物相容性，有提高 MFC陰極催化性的潛力。Yuan等[29]研究了在空氣陰極MFC中用聚苯胺/炭黑復(fù)合基酞菁鐵（PANI/C/FePc）作為氧還原催化劑，發(fā)現(xiàn)與碳基酞菁鐵（C/FePc）相比PANI/C/FePc的電化學(xué)催化活性大大增強(qiáng)了，在MFC測(cè)試中的最大功率密度為630.5 mW/m2，比相同條件下鉑碳陰極的最大功率密度高10%，同時(shí)它的功率/成本也比鉑碳高7.5倍。Yuan等[30]檢測(cè)了聚吡咯/炭黑（PPy/C）復(fù)合物在空氣陰極MFC中的氧還原電催化活性，發(fā)現(xiàn)PPy/C陰極產(chǎn)生的最大功率密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純炭黑陰極，比非熱解酞菁鐵（FePC）陰極高19%，雖然比鉑碳電極的功率密度略低，但是功率/成本是鉑碳的15倍。Lu等[31]首次合成了一種新型的錳-聚吡咯-碳納米管（Mn-PPY-CNT）復(fù)合催化劑，用在 MFC中后，當(dāng)復(fù)合物負(fù)載量為2 mg/cm2時(shí)最大功率密度為213 mW/m2，并表現(xiàn)出較好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。這些廉價(jià)的催化劑具有替代鉑碳陰極的潛力，為 MFC的放大和實(shí)際應(yīng)用提供了可能性。

2.5 碳納米管及復(fù)合物

碳納米管獨(dú)特的電學(xué)和結(jié)構(gòu)性能使它在 MFC中作為催化劑載體時(shí)具有增強(qiáng)催化活性的能力，Tsai等[32]用多壁碳納米管修飾碳布作為單腔室MFC的陽(yáng)極，以乙酸鈉做底物，得到的最大功率密度是65 mW/m2，COD去除率達(dá)到95%，庫(kù)侖效率67%，高于以前的文獻(xiàn)報(bào)道。二氧化錳作為一種廉價(jià)的催化劑，與碳納米管結(jié)合使用能提高其催化性能，Lu等[33]用還原水熱法將二氧化錳涂層到碳納米管上作為氧還原反應(yīng)催化劑，透射電子顯微鏡法檢測(cè)表明二氧化錳被充分均勻地分散到碳納米管表面，經(jīng)線(xiàn)性?huà)呙璺卜z測(cè)發(fā)現(xiàn)還原水熱法制得的MnO2/CNTs是一種比機(jī)械法混合的CNTs和二氧化錳更好的催化劑，產(chǎn)生的最大功率密度比機(jī)械法混合的MnO2/CNTs高2.3倍，與傳統(tǒng)的鉑碳電極相當(dāng)，功率的提高主要是由電子轉(zhuǎn)移速率的提高而引起的。Chen等[34]用 MnO2（68%）/CNT和聚甲基苯基硅氧烷（PMPS）涂層的不銹鋼網(wǎng)做陰極催化劑，由于MnO2均勻地分布在CNT的表面，產(chǎn)生的最大功率密度為 2676 mW/m2，并且此裝置易拆裝，并能減少反應(yīng)器的水分損失。作者課題組以聚苯胺/碳納米管復(fù)合材料作為陰極催化劑處理難降解石化廢水，得到了與鉑碳陰極接近的產(chǎn)電性能。

2.6 生物陰極

由于化學(xué)催化劑存在成本高、穩(wěn)定性低等問(wèn)題，近年來(lái)關(guān)于以微生物作為陰極催化劑生物陰極的研究越來(lái)越多，生物陰極主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①微生物替代金屬等其它化學(xué)試劑作催化劑可以降低MFC的構(gòu)建與運(yùn)行成本；②避免了催化劑中毒等問(wèn)題，從而提高了電池運(yùn)行的持續(xù)性；③在陰極室生長(zhǎng)的微生物也可以處理廢水或產(chǎn)生有用物質(zhì)[35]。另外，生物陰極的操作條件溫和，不會(huì)破壞反應(yīng)體系，微生物可自我復(fù)制，因此能夠運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間。Clauwaert等[36]將生物陰極用在以乙酸為底物的管狀 MFC中，并設(shè)計(jì)了不同型號(hào)的反應(yīng)器，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器規(guī)模在0.183 L時(shí)的性能最好，且在間歇式系統(tǒng)的最大功率密度高于連續(xù)流系統(tǒng)，但是庫(kù)侖效率低于連續(xù)流系統(tǒng)。生物陰極減少了金屬和貴金屬催化劑的使用，增加了 MFC的可用性。Heijin等[37]研究了影響生物陰極性能的因素，構(gòu)建了3種生物陰極在不同的陰極電勢(shì)下啟動(dòng)，通過(guò)傳質(zhì)計(jì)算發(fā)現(xiàn)生物陰極的性能受氧的傳質(zhì)和電荷轉(zhuǎn)移的影響較大。盡管近年來(lái)生物陰極的研究日益增多，但是仍有很多問(wèn)題亟待解決，短期內(nèi)最大的挑戰(zhàn)是生物陰極的產(chǎn)電遠(yuǎn)低于化學(xué)陰極。微生物與電極之間的電子轉(zhuǎn)移機(jī)理仍在探索中，將新興的生物學(xué)方法應(yīng)用于生物陰極的研究中將會(huì)提高M(jìn)FC的性能。

2.7 其它陰極催化劑

石墨烯具有高導(dǎo)電性和比表面積，當(dāng)負(fù)載具有催化功能的物質(zhì)時(shí)，能夠大大提高催化劑的催化活性。Zhang等[38]合成了功能化的石墨烯和四磺酸鐵酞菁復(fù)合物，用在雙腔室 MFC中作為一種有效的電化學(xué)氧還原催化劑。循環(huán)伏安法和線(xiàn)性直線(xiàn)掃描伏安法發(fā)現(xiàn)，與酞菁相比，酞菁石墨烯電極有更多的正峰值和氧還原峰值電流，表明吸附在石墨烯表面的酞菁活性增強(qiáng)了。所得的最大功率密度比酞菁陰極高56%，與鉑碳陰極相近。Wen等[39]在微波輻射的條件下制成了二氧化錳/石墨烯（MnO2/GNS）納米混合物并用于空氣陰極 MFC中，發(fā)現(xiàn) MnO2能均勻的固定在石墨烯上，納米結(jié)構(gòu)的MnO2/GNS復(fù)合材料顯現(xiàn)出極好的催化活性，產(chǎn)生2083 mW/m2的最大功率密度，比純二氧化錳做催化劑高42%。由此可見(jiàn)，石墨烯負(fù)載廉價(jià)催化劑可以作為一種較好的替代鉑碳的催化劑。Wang等[40]在氬氣保護(hù)中用熱解碳混合鐵螯合乙二胺四乙酸（PFeEDTA/C）制成一種新型催化劑，通過(guò)循環(huán)伏安曲線(xiàn)法測(cè)得PFeEDTA/C對(duì)氧還原有催化活性，并且產(chǎn)生的最大功率密度與鉑碳接近，操作過(guò)程中穩(wěn)定期限延長(zhǎng)，可達(dá)到32天，且PFeEDTA/C電極成本比鉑低得多，因此可替代鉑用于MFC中。

3 展 望

本綜述總結(jié)了 MFC電極材料和催化劑的應(yīng)用進(jìn)展，但目前為止，MFC仍然存在著電極材料及催化劑成本較高，電流密度和功率密度沒(méi)有實(shí)質(zhì)性提高等問(wèn)題，要實(shí)現(xiàn) MFC的實(shí)際應(yīng)用，必須尋找廉價(jià)高效的電極材料和催化劑，提高產(chǎn)電能力以及廢水中污染物質(zhì)的去除效率。

（1）隨著納米技術(shù)的發(fā)展，可以通過(guò)納米材料對(duì)電極表面修飾來(lái)提高陽(yáng)極微生物的吸附面積以及陰極單位面積催化劑的負(fù)載量。

（2）單一材料在某一方面存在一定的不足，在未來(lái)的研究中可以通過(guò)合成復(fù)合材料來(lái)綜合各種材料的優(yōu)點(diǎn)，從而提高M(jìn)FC的性能。

（3）MFC目前還局限于實(shí)驗(yàn)室研究水平，大規(guī)模的實(shí)際應(yīng)用還需長(zhǎng)期的發(fā)展，將 MFC與其它技術(shù)耦合以期早日實(shí)現(xiàn)MFC的應(yīng)用。

目前 MFC的研究還在起步階段，隨著生物電化學(xué)、材料學(xué)等的發(fā)展和綜合應(yīng)用，MFC在不久的將來(lái)必將能獲得更快更好的發(fā)展。

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