中文摘要：

通过添加介体的方法可提高生物燃料电池输出功率密度，但成本偏高，距实用甚远。申请人从海底沉积物中分离到一株微生物Rf-5，易在固体表面成膜，在现有电池系统中无介体的情况下可产生微弱、不稳定的电流，说明Rf-5具有直接传递电子的能力，有可能做成无介体的生物燃料电池。本申请研究微生物Rf-5生理特性及其对葡萄糖、乳酸、废糖蜜等有机底物的氧化作用，优化培养条件，建立Rf-5胞外电子传递模型；找到石墨电极表

结论摘要：

无介体微生物燃料电池是利用微生物的新陈代谢，将有机物的化学能转化为电能的装置。本研究以G.m和R.f为模式微生物，在固体颗粒培养基中培养使其适应用固体物质作电子受体。进行了胞外电子传递分析；建立以葡萄糖或醋酸钠为有机底物，石墨电极为电子最终受体，管状和板状两种结构的无介体微生物燃料电池体系。探讨了其产电规律，并分析了影响电池性能的各个因素。建立了生物膜生长数学模型，进行了生物膜生长因素、解离因素对生物膜异化作用、EPS、生物膜结构的分析。优化各影响因素后，电流密度可达260 mA/m2，输出功率密度可达86.2 mW/m2。在此基础上以R.f为模式微生物，建立了以自制的铁离子石墨电极为阴极的无介体单室微生物燃料电池体系。对其产电规律和电池性能进行了研究。分别以深海沉积物、桔杆、糖厂废水和糕点厂废水为燃料进行了利用微生物燃料电池处理废水的研究，输出功率密度达大于300 mW/m2，电子回收率在75 %以上。无介体微生物燃料电池产电机理和影响因素的研究，为其应用提供理论基础。微生物氧化生物质（有机废物）将化学能转化为电能的试验，为生物质(有机废物)的有效利用提供了一条新的途。