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能源与环境是当今社会面临的两大严峻问题。目前人类社会的能源结构主要依赖于化石燃料，然而化石燃料属于不可再生资源，过度使用会导致能源紧缺与气候恶化。因此，越来越多的学者将研究重点放在了可再生能源的开发上。
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种可再生清洁能源利用的装置，具有环境和能源双重效益。MFC可利用电化学活性微生物作为阳极催化剂，将化学能直接转化为电能。该过程不涉及热转化，不受热力学效率的限制，理论上具有更高的能量转化率;同时，微生物燃料电池在运行过程中可将有机污染物作为底物代谢为二氧化碳和水，在获取能量的同时处置了有机废水。
本研究以高浓度、难处理的有机废水渗滤液（以广州市政垃圾填埋场渗滤液为例）为底物运行MFC并驯化阳极菌落，筛选可用于污水处置的产电菌;根据分离得到了嗜吡啶红球菌，获得了最适产电条件并研究了电子传递机制，建立了提升电池最大输出功率的方法，主要研究内容如下:
以李坑垃圾填埋场春夏秋冬四季所获取的渗滤液老液为底物运行MFC，运行稳定后的MFC最大输出功率密度分别为7.48、7.13、6.74和6.61W/m3，运行最大周期分别为16、14、10和9h;而以兴丰垃圾填埋场春夏秋冬四季新鲜渗滤液为底物启动的微生物燃料电池最大输出功率则为24.8、25.6、22.7和23.5W/m3，运行最大周期分别为23、30、19和21h。以不同浓度及静置时间的渗滤液为底物均能成功启动电池并稳定输出，说明微生物燃料电池可成功回收渗滤液中的化学能并同时输出电能。
以渗滤液底物MFC上的阳极生物膜为菌种来源，对阳极菌落进行了单菌落分离及纯化培养。从李坑垃圾填埋场四季样阳极生物膜上分别分离得到了13，14，12，13株菌;从兴丰垃圾填埋场四季样阳极生物膜上分别分离得到了15，16，15，15株菌。分析不同来源的渗滤液底物MFC阳极生物膜发现，大部分菌株为芽孢杆菌（Bacillus）、变形菌（Pseudomonas）、微杆菌（Microbacterium）、红球菌（Rhodococcus）等。
根据菌落形态结构特点（橙红色，圆形，光滑）初步鉴定一株活跃于不同实验组阳极生物膜上的嗜吡啶红球菌PDB-9T为产电菌，研究了其生理生化特性及产电能力。根据16S rDNA验证将其归类为Rhodococcus pyridivonas并命名为HR-1。在空气阴极单室微生物燃料电池中的最大输出功率密度达到0.376W/m2，最适产电条件为30℃、中性条件，最适底物为乙酸钠。同时基于产电菌生物膜系统的结构特点和电子传递过程中电子跨膜传递的方式，探究了如何降低电池内阻及提升输出功率的方法。
基于抗生素作用于细菌细胞膜上的溃孔效果，选用了多粘菌素B(Polymyxin sulfate B)处理微生物燃料电池的阳极，有效强化电子从胞内向电极的传递过程。研究结果表明，电镜表征下经多粘菌素处理后的MFC阳极表面发现了细胞溃孔的存在，证实了抗生素的作用机制。HR-1阳极的MFC经多粘菌素处理后的最大输出功率得到了增强。为降低抗生素对环境的污染以及潜在危害，研究又选用了盐霉素作用于阳极产电菌、盐霉素是畜牧行业常用的抗生素，具有稳定性高，残留量低，不易产生耐药性等优良特点。研究结果表明，盐霉素的添加可以更加简便有效提升电池的输出功率，最大输出功率相比对照组提升了1.6倍。电化学实验表明作用位点为阳极，作用机制为增强离子通道的活性，提升了电子传递效果。
基于生物表面活性剂可降低表面张力效用，本研究选用了海藻糖脂作为添加剂以避免因生物选择性而造成的杀菌作用。研究结果表明，海藻糖脂的添加可有效降低MFC阳极的表面张力并增加生物量，同时增强了电子从胞内向电极转移的传递效率。在海藻糖脂的添加量为20mg/L时，MFC的最大电流密度和输出功率分别是对照组的3.66倍和5.93倍。生物表面活性剂海藻糖脂增大了细胞膜的通透性，降低了电子传递的阻力，从而减小了电池内阻增加了输出功率。
本研究基于原位化处理和地区差异性，验证了广州市政垃圾填埋场渗滤液作为底物启动MFC的可行性，并成功分离得到了一株革兰氏阳性产电菌Rhodococcus pyridivonas HR-1。基于革兰氏阳性菌的生物膜结构，研究中成功证实了抗生素干扰法和糖脂类生物表面活性剂处理法可增强电子的跨膜运输。本研究为渗滤液的原位处理提供了思路，同时也为提升微生物燃料电池输出功率提供了可行的方法，增加MFC的实用性，在降低环境污染的同时助力解决能源危机。
微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell，MFC)是一种可再生清洁能源利用的装置，具有环境和能源双重效益。MFC可利用电化学活性微生物作为阳极催化剂，将化学能直接转化为电能。该过程不涉及热转化，不受热力学效率的限制，理论上具有更高的能量转化率;同时，微生物燃料电池在运行过程中可将有机污染物作为底物代谢为二氧化碳和水，在获取能量的同时处置了有机废水。
本研究以高浓度、难处理的有机废水渗滤液（以广州市政垃圾填埋场渗滤液为例）为底物运行MFC并驯化阳极菌落，筛选可用于污水处置的产电菌;根据分离得到了嗜吡啶红球菌，获得了最适产电条件并研究了电子传递机制，建立了提升电池最大输出功率的方法，主要研究内容如下:
以李坑垃圾填埋场春夏秋冬四季所获取的渗滤液老液为底物运行MFC，运行稳定后的MFC最大输出功率密度分别为7.48、7.13、6.74和6.61W/m3，运行最大周期分别为16、14、10和9h;而以兴丰垃圾填埋场春夏秋冬四季新鲜渗滤液为底物启动的微生物燃料电池最大输出功率则为24.8、25.6、22.7和23.5W/m3，运行最大周期分别为23、30、19和21h。以不同浓度及静置时间的渗滤液为底物均能成功启动电池并稳定输出，说明微生物燃料电池可成功回收渗滤液中的化学能并同时输出电能。
以渗滤液底物MFC上的阳极生物膜为菌种来源，对阳极菌落进行了单菌落分离及纯化培养。从李坑垃圾填埋场四季样阳极生物膜上分别分离得到了13，14，12，13株菌;从兴丰垃圾填埋场四季样阳极生物膜上分别分离得到了15，16，15，15株菌。分析不同来源的渗滤液底物MFC阳极生物膜发现，大部分菌株为芽孢杆菌（Bacillus）、变形菌（Pseudomonas）、微杆菌（Microbacterium）、红球菌（Rhodococcus）等。
根据菌落形态结构特点（橙红色，圆形，光滑）初步鉴定一株活跃于不同实验组阳极生物膜上的嗜吡啶红球菌PDB-9T为产电菌，研究了其生理生化特性及产电能力。根据16S rDNA验证将其归类为Rhodococcus pyridivonas并命名为HR-1。在空气阴极单室微生物燃料电池中的最大输出功率密度达到0.376W/m2，最适产电条件为30℃、中性条件，最适底物为乙酸钠。同时基于产电菌生物膜系统的结构特点和电子传递过程中电子跨膜传递的方式，探究了如何降低电池内阻及提升输出功率的方法。
基于抗生素作用于细菌细胞膜上的溃孔效果，选用了多粘菌素B(Polymyxin sulfate B)处理微生物燃料电池的阳极，有效强化电子从胞内向电极的传递过程。研究结果表明，电镜表征下经多粘菌素处理后的MFC阳极表面发现了细胞溃孔的存在，证实了抗生素的作用机制。HR-1阳极的MFC经多粘菌素处理后的最大输出功率得到了增强。为降低抗生素对环境的污染以及潜在危害，研究又选用了盐霉素作用于阳极产电菌、盐霉素是畜牧行业常用的抗生素，具有稳定性高，残留量低，不易产生耐药性等优良特点。研究结果表明，盐霉素的添加可以更加简便有效提升电池的输出功率，最大输出功率相比对照组提升了1.6倍。电化学实验表明作用位点为阳极，作用机制为增强离子通道的活性，提升了电子传递效果。
基于生物表面活性剂可降低表面张力效用，本研究选用了海藻糖脂作为添加剂以避免因生物选择性而造成的杀菌作用。研究结果表明，海藻糖脂的添加可有效降低MFC阳极的表面张力并增加生物量，同时增强了电子从胞内向电极转移的传递效率。在海藻糖脂的添加量为20mg/L时，MFC的最大电流密度和输出功率分别是对照组的3.66倍和5.93倍。生物表面活性剂海藻糖脂增大了细胞膜的通透性，降低了电子传递的阻力，从而减小了电池内阻增加了输出功率。
本研究基于原位化处理和地区差异性，验证了广州市政垃圾填埋场渗滤液作为底物启动MFC的可行性，并成功分离得到了一株革兰氏阳性产电菌Rhodococcus pyridivonas HR-1。基于革兰氏阳性菌的生物膜结构，研究中成功证实了抗生素干扰法和糖脂类生物表面活性剂处理法可增强电子的跨膜运输。本研究为渗滤液的原位处理提供了思路，同时也为提升微生物燃料电池输出功率提供了可行的方法，增加MFC的实用性，在降低环境污染的同时助力解决能源危机。