高郵市微生物燃料電池污廢水處理一體化設(shè)備MFC的產(chǎn)電能力與電池結(jié)構(gòu)、電極材料、微生物活性、電子受體類型等因素有關(guān)。產(chǎn)電微生物因受自身生物活性的限制及其生命活動(dòng)受外界環(huán)境因素的影響，導(dǎo)致其分離、轉(zhuǎn)化電子的速度較慢，以至于目前研究報(bào)道中產(chǎn)電微生物的產(chǎn)電能力普遍偏低，即MFC產(chǎn)生的電流較小，嚴(yán)重限制了MFC的大規(guī)模推廣應(yīng)用。關(guān)于MFC產(chǎn)電能力的研究，目前多集中在優(yōu)化MFC結(jié)構(gòu)、提高M(jìn)FC的功率輸出及制備新電極材料等方面。史雨茹等研究了MFC在不同連接方式下的產(chǎn)電效率及對(duì)污水的處理能力，發(fā)現(xiàn)相比于單個(gè)燃料電池，電壓串、并聯(lián)及其研究中報(bào)道的生物量串、并聯(lián)都能使燃料電池的工作電壓有不同程度的提高，并能不同程度地提高燃料電池對(duì)有機(jī)物的降解能力。崔心水等在雙陰極三室MFC中實(shí)現(xiàn)了同步脫氮和產(chǎn)電功能，發(fā)現(xiàn)不合理的MFC構(gòu)型會(huì)制約MFC的生物電化學(xué)過程而影響MFC的產(chǎn)電性能。ZHAO等通過構(gòu)建不同陽極面積的多陽極沉積物MFC(sedimentmicrobialfuelcell,SMFC)，對(duì)其長(zhǎng)期性能進(jìn)行研究后發(fā)現(xiàn)增加陽極面積可以增大SMFC的發(fā)電量。該研究通過實(shí)驗(yàn)證明了陽極之間的距離對(duì)SMFC功率輸出的影響有限，為MFC的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。以上研究表明，電池連接方式及構(gòu)型、電極面積等因素都影響MFC的產(chǎn)電性能。
新材料可以改善污廢水處理中的生物反應(yīng)，強(qiáng)化物理和化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)污水處理的資源化、能源化也要依賴于新材料。有研究者通過優(yōu)化MFC的電極材料提高了MFC的產(chǎn)電能力。ZHONG等利用聚二烯丙基二甲基氯化銨(polydiallyl-dimethylammoniumchloride,PDDA)修飾炭氈陽極，PDDA-MFC的啟動(dòng)時(shí)間只有9h，是未修飾MFC的7.5%，并且其最大輸出電壓和最大輸出功率密度分別為741mV和537.8mW/m2，比未修飾的MFC分別高75.2%和230.1%，可見對(duì)MFC電極進(jìn)行修飾可以顯著提高M(jìn)FC的啟動(dòng)速度和產(chǎn)電性能。陳穩(wěn)穩(wěn)等在尿液MFC(urine-poweredmicrobialfuelcell,UMFC)中使用超級(jí)電容器活性炭修飾的陽極碳布，研究結(jié)果表明修飾后的UMFC的最大電壓為0.629V，是未修飾電極的1.2倍，最大功率密度是未修飾電極的1.8倍，表明使用超級(jí)電容器材料活性炭修飾MFC陽極能有效提升其整體性能。余登斌等研究了碳納米材料修飾陽極對(duì)MFC傳感器的電化學(xué)性能及水體毒性檢測(cè)靈敏度的影響，研究結(jié)果表明多壁碳納米管和導(dǎo)電炭黑修飾電極可以提高M(jìn)FC的功率輸出。
高郵市微生物燃料電池污廢水處理一體化設(shè)備通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道可知優(yōu)化MFC的結(jié)構(gòu)、修飾或改善電極材料等能在一定程度上改善MFC的產(chǎn)電性能，但新材料一般經(jīng)濟(jì)成本偏高，導(dǎo)致MFC制備成本高，限制了MFC的推廣應(yīng)用。筆者認(rèn)為若在微生物層面設(shè)法分離、篩選出產(chǎn)電能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)化電子速度快的微生物菌株，從微生物產(chǎn)電層面提高電子產(chǎn)生量，并通過實(shí)驗(yàn)研究解析、驗(yàn)證電子的傳輸機(jī)理(如圖2)而提高微生物與電極之間的電子傳遞速率，通過從本質(zhì)上解決微生物產(chǎn)電量低、電子傳遞速率慢的問題而提高M(jìn)FC的產(chǎn)電能力，將有助于降低MFC的制備成本并利于MFC的推廣應(yīng)用。如SAMARAT等在圓形MFC中使用一種海水細(xì)菌并成功地把NO3-降解成N2，其研究發(fā)現(xiàn)所用的海水細(xì)菌能夠在MFC陽極的磷酸鹽緩沖溶液和陰極的碳酸氫鹽緩沖溶液中通過產(chǎn)電而降解水體內(nèi)的污染物。該海水細(xì)菌的使用證明發(fā)掘產(chǎn)電微生物有利于提高M(jìn)FC的產(chǎn)電能力并擴(kuò)大其污水處理領(lǐng)域，此研究為MFC的進(jìn)一步應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。
