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第1章 概论1

1.1　能源需求1

1.2　能源及全球气候变化的严峻性2

1.3　生物产电——微生物燃料电池产电工艺4

1.4 MFC与水资源的可持续性5

1.5　用于废水处理的MFC技术6

1.6 MFC的可再生产能8

1.7 MFC技术的其他应用9

1.8　参考文献10

第2章 胞外产电菌12

2.1　简介12

2.2　电子转移的机制13

2.2.1　纳米导线13

2.2.2　细胞-表面的电子传递16

2.2.3　中介体16

2.3　应用已知的产电菌来进行MFC研究18

2.3.1　产电菌在没有外源中介体条件下的产电过程18

2.3.2　产生电子中介体的胞外产电菌21

2.4　群落分析21

2.4.1 阴极室利用氧气的MFC22

2.4.2　除氧气外的其他电子受体MFC23

2.4.3　沉积物MFC25

2.4.4　高温MFC26

2.5　将MFC作为工具研究胞外产电菌26

2.6　参考文献28

第3章 电压的产生32

3.1　电压和电流32

3.2　基于热力学关系的最大电压32

3.2.1 阳极34

3.2.2　阴极36

3.3　阳极电位和酶电位37

3.4　设定阳极电位时群落与酶的作用41

3.5　发酵细菌的电压产生42

3.6　参考文献44

第4章 能量的产生46

4.1　能量的计算46

4.2　库仑效率和能量效率49

4.3　极化曲线及功率密度曲线50

4.3.1　影响电池电压的因素51

4.3.2 MFC的内阻53

4.4　内阻的测量54

4.5　反应器的化学和电化学分析56

4.6　参考文献59

第5章 MFC材料61

5.1　寻找廉价、高效的材料61

5.2 阳极材料62

5.3　膜和分隔物（化学物质的过膜传递）67

5.4　阴极材料73

5.4.1　以碳为基体的阴极73

5.4.2　其他阴极和阴极电解液76

5.5　不同材料的长期稳定性77

5.6　参考文献80

第6章 MFC构型83

6.1　总体要求83

6.2　空气阴极MFC84

6.3　使用溶解氧的液体阴极90

6.4　可溶性阴极电解液或恒电位的两室反应器93

6.5　管状填充反应器96

6.6 MFC堆栈98

6.7　金属阴极电解液100

6.8　生物产氢MFC101

6.9　未来可放大的MFC结构103

6.10　参考文献103

第7章 反应动力学与质量传递107

7.1　反应动力（质量传递）模型107

7.2　速率常数的边界条件和细菌特性范围108

7.3　单层细菌的最大功率输出112

7.4　传质到生物膜的最大效率114

7.5　单位体积反应堆的传质117

7.6　参考文献118

第8章 微生物电解池120

8.1　操作原理120

8.2 MEC系统122

8.3　氢气产率124

8.4　氢气回收率125

8.5　能量回收126

8.6　氢损失132

8.7 MEC与MFC系统的差异134

8.8　参考文献135

第9章 MFC在废水处理中的应用137

9.1　污水处理厂的工艺流程137

9.2 MFC替代生物处理反应器140

9.3　污水处理厂的能量平衡144

9.4　污泥减量化的意义147

9.5　脱氮除磷147

9.6　产电与产甲烷148

9.7　参考文献150

第10章 MFC的其他应用153

10.1　基于MFC技术的其他应用153

10.2　沉积物MFC153

10.3　强化的沉积物MFC157

10.4　使用MFC技术进行生物修复158

10.5　参考文献160

第11章 制作属于自己的MFC162

11.1　写给新入门的科研工作者和发明者162

11.2　选择接种体和培养基164

11.3 MFC的材料：电极和膜166

11.4　便于组装的MFC构型167

11.5 MEC反应器169

11.6 MFC的运行和评价170

11.7　参考文献171

第12章 MFC的展望172

12.1 MFC的昨天和今天172

12.2 MFC商业化的挑战173

12.3　成就和展望174

12.4　参考文献175