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微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell, MFC)是一种以产电微生物为催化剂,利用生物电化学反应来产生电力,与此同时能够降解污水中的有机物质的新型产电装置。成本高和输出功率低一直是制约其大规模发展的两大障碍,而MFC体系中的阴极电极和分离膜是这些问题的关键影响因素之一。因此,本文制备了不同修饰量的聚苯胺修饰电极和α-MnO2、β-MnO2及γ-MnO2修饰电极,采用电化学方法如循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)及塔菲尔曲线(Tafel)测试修饰电极的电性能。实验结果表明,与空白石墨毡电极相比,PANI修饰电极和MnO2修饰电极的电化学响应和耐腐蚀性能增强,氧化还原电流更高,内阻明显降低,从而电子传递速率加快。将其作为阴极的改性电极,运行MFC,电池的输出功率和产电性能均有显著地提高。其中,β-MnO2修饰电极MFC的开路电压达676.7mV,最大功率密度为58mW/m2; PANI-160修饰电极MFC的最大功率密度达到262mW/m2,优于MnO2修饰电极,比未修饰电极MFC的17mW/m2提高了15倍多,电池体系的内阻也从130Ω降低到75Ω。以PAN-160为阴极材料,复合型聚醚砜类阴离子交换膜为分离膜,在双室空气阴极MFC运行中,并与商业的AMI-7001阴离子交换膜的MFC进行比较,对该系列膜的产电性能进行研究。结果表明：将PANI-160修饰电极用于阴离子交换膜MFC中,复合膜表现出优良的产电性能,输出功率均高于商业膜AMI-7001,其中最大功率密度可达172mW/m2,降低了电池的内阻,缩短了电池体系的启动周期。其中,复合膜rQPES2/1-(7/3)在MFC中,开路电压(OCV)可达到593.9mV,电池内阻为100Ω,低于AMI-7001(130Ω);在电压为398.5mV、电流密度为265.7mA/cm2时,最大功率密度达到106mW/m2。以PAN-160改性空气阴极,运行复合型磺化聚芳醚砜类阳离子交换膜MFC,实验结果表明：双室型空气阴极MFC运行过程中,产电性能随着磺化聚合物SDFDPS含量的增加而增加,且SPAES膜的输出功率均优于商业膜AMI-7001,其中R5/5作为电池分离膜的开路电压高达587.6mV,电池的内阻为50Ω;且R5/5在电压281.2mV,电流密度为1124.6mA/cm2时,功率密度峰值高达316.2mW/m2。说明改性阴极与SPAES类阳离子交换膜在电池系统中有很大的发展前景。