微生物燃料电池的影响因素

目前，主要以输出功率作为衡量MFC性能优劣的重要标准。输出功率的大小主要取决于电子在微生物和电极之间的转移效率、电极表面积、电解液（阳极液和阴极液以及PEM）的电阻和阴极区的反应动力学等因素。

影响微生物燃料电池性能的关键因素如下。

01底物转化率

底物转化率主要受生物量的多少、营养物的混合与传递、微生物生长动力学和质子传递效率等因素的影响。首先，为保证在最短时间内积累足够的生物量，需要保证微生物生长的最佳条件。其次，为保证微生物与营养物的充分接触，培养基的充分混合至关重要。由于接在微生物燃料电池的阳极室，这种情况下一般的混合方法行不通，为了弥补这种缺陷，采用通入氮气的方式是可行的，并且效果很好。另外，提高质子传递效率，选择优质的膜也可以提高底物的转化率。

02电池内阻

电池内阻包括两电极之间电解质的阻力和质子交换膜的阻力（NafionTM有最小的阻力），优化的角度来说，两电极之间的距离应尽可能短。质子的迁移严重影响了阻力相关的电势损失，充分的搅拌有利于减小这种损失。

03电池的电解质

电解质的pH值的选取十分关键，既要保证微生物生长处在最佳，又要保证质子高效的透过膜。如果pH值过高，质子倾向于在还原态，这对电子的产生和传递产生不利的影响。另外，为了保证质子交换膜的良好的性能，电解质对质子交换膜不能有腐蚀作用，同时电解质也是形成电池内阻的一部分，因此，应尽可能提高电解质的导电性。

04阴极室氧的供应

微生物燃料电池的阴极室较多采用开放式的，利用空气中的氧为氧化剂，仅靠正常大气压下的溶解氧是不足的，为了保证充足的氧的供应，一般采用空气饱和电解质，或向电解质中不断通入空气。当然，如果在条件允许的情况下也可以直接通入氧气。

05阳极室氧的去除

质子交换膜对氧气都有一定的透过性，如NafionTM对氧的透过率为9.3×10-12mol/（cm·s），而对于阳极室为厌氧菌来说，氧的存在对其代谢是极为不利的，可以提高氧化还原电势，终止厌氧菌的代谢。

06电池的外电阻

电池的负载较高时，电流较低且较稳定，内耗较小，外电阻成为主要的电子传递限速步骤；电阻较低时，电流变化是先达到峰值后降低，持续在某一固定值，内耗较大，分析其原因是电子消耗量小于电子传递量。