生化燃料電池是直接利用有機物的分解來產生電能。電池有陽極部分和陰極部分，一塊可滲透離子的隔膜把它們隔開。陽極部分有水、有機物和細菌的混合物；陰極部分有水和氧氣。當細菌“燃燒”有機物時，就放出電能。
基本介紹
- 中文名：生化燃料電池
- 外文名：Microbial Fuel Cell
- 屬性：用微生物將化學能轉成電能的裝置
- 學科：能源工程
基本原理,介體要求,性能參數,優勢,
基本原理
生化燃料電池是一種利用生化將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。其基本工作原理是：在陽極室厭氧環境下，有機物在生化作用下分解並釋放出電子和質子，電子依靠合適的電子傳遞介體在生物組分和陽極之間進行有效傳遞，並通過外電路傳遞到陰極形成電流，而質子通過質子交換膜傳遞到陰極，氧化劑（一般為氧氣）在陰極得到電子被還原與質子結合成水。
介體要求
（1） 能穿透進入生化的細胞內發生氧化反應；
（2） 非常容易得電子；
（3） 在被還原之前能快速離開生化細胞；
（4） 在陽極表面有很好的電化學活性；
（5） 穩定性好；
（6） 在陽極電解液中是可溶的；
（7） 對生化沒有毒性；
（8） 不會被生化代謝掉。第二類是某些生化自身可以合成介體，它合成的介體不光自己可以使用，其它的微生物也可以利用它產生的介體傳遞電子。
性能參數
使用生化燃料電池產生的功率大小依賴於生物和電化學這兩方面的過程。
（1）底物轉化的速率
受到如下因素的影響，包括細菌細胞的總量，反應器中混合和質量傳遞的現象，細菌的動力學（p-max——細菌的種屬特異性最大生長速率，Ks——細菌對於底物的親和常數），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。
（2）陽極的超極化
一般而言，測量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表面，電極的電化學性質，電極電勢，電極動力學以及MFC中電子傳遞和電流的機制。
（3）陰極的超極化
與在陽極觀測到的現象相似，陰極也具有顯著的電勢損失。為了糾正這一點，一些研究者們使用了赤血鹽（hexacyanoferrate）溶液。但是，赤血鹽並不是被空氣中的氧氣完全重氧化的，所以應該認為它是一個電子受體更甚於作為媒介。如果要達到可持續狀態，MFC陰極最好是開放性的陰極。
優勢
與現有的其它利用有機物產能的技術相比，生化燃料電池具有操作上和功能上的優勢： 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，不同於現有的所有生物能處理，生化燃料電池在常溫環境條件下能夠有效運作； 第三，生化燃料電池不需要進行廢氣處理，因為它所產生的廢氣的主要組分是二氧化碳，一般條件下不具有可再利用的能量； 第四，生化燃料電池不需要輸入較大能量，因為若是單室生化燃料電池僅需通風就可以被動的補充陰極氣體； 第五，在缺乏電力基礎設施的局部地區，生化燃料電池具有廣泛套用的潛力，同時也擴大了用來滿足我們對能源需求的燃料的多樣性。
