本研究开发了一种新型平面膜基微生物燃料电池（MMFC）传感器，通过将两片涂覆碳墨的滤膜压合而成。滤膜具有高微孔率和亲水性，使传感器具有适应期短（数小时）、结构紧凑、体积为微升级、灵敏度和稳定性高等优点。在批式测试腔中，MMFC 传感器对铬和镍两种有毒冲击进行了考察，并能快速响应冲击类型和浓度。电压输出变化与开路电位（OCP）相关。滤...
微生物燃料电池（MFC）作为实际电源仍面临成本高、功率输出低等瓶颈，除为小型传感器件供电外，难以直接用于大规模发电。过去二十年，MFC在反应器设计、电极材料和功率输出方面取得显著进步，功率密度提高约10^4倍，但最高报道功率密度仅为数 W m^-3，远低于能量自给所需的 1 kW m^-3，却足以驱动小型传感器。因此，近年研究将MF...
本研究旨在理解生物电化学系统在不同饥饿期下的性能表现，这对工业应用及其作为生物传感器的使用具有重要意义。作者以乙酸为底物，在批式条件下考察微生物燃料电池（MFC）和微生物电解池（MEC）在饥饿期间的电流密度、库仑效率、功率密度、阳极电位及氢气产量。结果表明，当 MFC 保持闭合回路或 MEC 维持 0.8 V 外加电压时，系统可在 ...
β-内酰胺抗生素是临床使用最广的杀菌性抗菌药物，但传统药敏试验耗时长，常导致经验性治疗。本文报道一种基于微生物燃料电池（MFC）的诊断平台，用于快速测定分离菌对多种β-内酰胺抗生素的敏感性。该平台由微型双室MFC单元组成，测试菌悬液接种于阳极室，阳极液含葡萄糖和亚甲蓝，阴极液为铁氰化钾，质子交换膜为Nafion N115，电极采用P...
微生物燃料电池（MFC）毒性传感器因灵敏度有限而难以用于实际水监测。本研究通过优化流动构型与控制模式提高其对 Cu(II) 的响应。结果表明，与流旁阳极相比，采用流穿阳极可使传感器灵敏度提高约15–41倍。在 -0.41 V 至 +0.1 V 的较宽阳极电位范围内，恒阳极电位（CP）模式比恒定外电阻（ER）模式具有更高灵敏度。低阳极...
本研究成功开发了一种用于海洋条件下快速评估可同化有机碳（AOC）的微生物燃料电池（MFC）生物传感器。该传感器以海洋沉积物中的微生物为接种源，在36天内完成海洋MFC生物膜建立。将其作为AOC生物传感器测试后，对设定乙酸浓度能够产生可重复的微生物电学信号。研究考察了电子受体电极（阳极）电位对传感器灵敏度的影响，发现阳极电位变化与峰值...
可同化有机碳（AOC）是预测海水反渗透（SWRO）膜生物污染的关键指标。微生物燃料电池（MFC）生物传感器可通过阳极嗜菌氧化可降解有机物产生电流来检测 AOC，但海水中溶解氧（DO）会作为替代电子受体完全抑制典型 MFC 的电流信号。本研究将电化学脱氧单元与海洋 MFC 生物传感器耦合，用于在正常含氧海水中在线检测 AOC。MFC ...
生物污水处理工艺依赖微生物降解有机物并去除营养盐，易受进水中毒性物质影响而运行失稳。本文综述了用于好氧与厌氧污水处理的毒性测量方法，包括基于耗氧率（OUR）的呼吸抑制试验、CO2释放试验、硝化/反硝化抑制试验、基于甲烷产量的厌氧毒性试验（ATA）、ATP发光、脱氢酶活性、细胞生长/存活、菌胶团形态等直接方法，以及生物发光、全细胞生物...
本研究将生物阴极微生物燃料电池（MFC）与管式膜集成，构建MFC-管式膜生物反应器（MFC-TMBR）系统，并将生物阴极MFC开发为TMBR中化学需氧量（COD）实时监测的生物传感器。在恒定阳极电位下，系统电流随运行参数变化而改变：水力停留时间（HRT）缩短、传质速率提高时，电流响应增强；不同混合液悬浮固体（MLSS）浓度下，胞外聚...
本研究探索单室间歇式立方体微生物燃料电池（CMFC）作为新型自维持生物传感器，用于实时监测废水进水中毒性冲击（毒素浓度突变）。研究选取铬、铁、硝酸盐和乙酸钠四类冲击，分别代表急性毒性重金属、低毒性金属、常见营养盐和有机污染物。以新鲜废水作为接种液培养阳极产电细菌，3天内完成驯化，表明该自供电传感器可快速适应废水。结果表明，CMFC能...
农业、工业和家用化学品的广泛使用增加了全球淡水污染风险，因此迫切需要高效、在线和现场的水质监测分析工具。本研究采用快速原型逐层3D打印技术制备小型单室空气阴极微生物燃料电池（SCMFC），并将其作为连续水质监测生物传感器。当以乙酸作为限速底物时，SCMFC可用作水中化学需氧量（COD）传感器，线性检测范围为3–164 ppm，相对阳...
本研究开发了一种海洋微生物燃料电池（MFC）型生物传感器，用于在线监测海水脱盐厂进水中可同化有机碳（AOC），以评估反渗透（RO）膜生物污染风险。在石墨织物阳极上富集形成的阳极嗜电生物膜能够以乙酸盐作为模型AOC，将其检测至低至5 mM（相当于120 mg/L AOC），足以作为在线生物污染风险传感器。尽管传感器在高于常规MFC阳极...
本研究报道了一种基于磺化聚醚醚酮（SPEEK）质子交换膜的单室微生物燃料电池（SCMFC）生化需氧量（BOD）传感器。该传感器以电活性细菌为生物识别元件，以人工废水中的可生物降解有机物为底物，通过微生物氧化底物产生电子和质子，在外电路负载下输出电流或库仑信号。实验表明，SPEEK-SCMFC 的稳态电流与 BOD 浓度在 50–65...
生化需氧量（BOD）是评价水质和有机污染最常用的指标之一，可反映水体中易生物降解有机负荷。传统 BOD5 测定通常需 5 天，且不同实验室结果差异可达约 20%，主要源于接种微生物群落多样性波动。近二十年来，为缩短分析时间并提高可靠性，研究者发展了多种替代技术，包括改进的溶解氧测量、比色/压力法、生物发光细菌、微生物燃料电池、氧化还...
微生物在固体表面自然形成生物膜，以抵御污染物、营养耗竭或失衡等环境胁迫，通常因其强鲁棒性而对人类健康构成风险。近期研究表明，由电活性微生物形成的电化学活性生物膜（EABs）具有催化或调控多种领域电化学反应的特性，包括生物能源生产、生物修复、化学/生物合成、生物腐蚀抑制和生物传感器开发。EABs 在生物电化学系统（BESs）中受到广泛...
本文报道了一种基于希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）外膜蛋白复合物的工程化微生物生物传感器原理验证。希瓦氏菌能够以胞外电子受体进行呼吸，阳极表面也可作为电子受体。作者首先确定电子传递至阳极的限速步骤，随后通过遗传工程在缺失外膜细胞色素的菌株中构建由 mtrF、mtrA 和 mtrB 组成的操纵子，使其表达 Mtr...
挥发性脂肪酸（VFA）浓度是监测厌氧消化、微生物燃料电池等生物过程的关键参数。本研究利用微生物燃料电池（MFC）技术，评估VFA浓度与电流、电压响应及电化学性质之间的相关性，并比较库仑效率和循环伏安两种方法对不同VFA种类的区分能力。MFC中阳极驯化菌群作为生物催化剂氧化VFA，电极与阳离子交换膜构成换能界面，输出电信号。结果表明，...
本文研究代谢多样的紫色细菌 Rhodobacter capsulatus 在生物燃料电池和电化学微生物生物传感器中的应用。比较野生型 ATCC 17015 与缺乏脂多糖荚膜的突变株 37b4 同锇（Os）氧化还原聚合物修饰电极的电化学通讯能力。采用需氧异养生长的 R. capsulatus 筛选高效细胞–电极通讯，为后续光异养菌应用...
极化曲线对基于微生物燃料电池（MFC）的生物传感器检测毒性组分至关重要。本研究在非毒性条件以及分别添加不同浓度镍、苯草丹、十二烷基硫酸钠（SDS）和铁氰化钾的条件下测定MFC极化曲线。实验结果表明，毒性组分会改变电活性细菌的代谢与电子传递，使极化曲线发生位移。作者采用Butler-Volmer-Monod（BVM）模型及扩展BVM模...
微生物燃料电池（MFCs）可用于废水处理、生物转化和生物传感，但高效电极材料是提升发电量的关键。本研究采用两类经纳米颗粒或草状纳米结构（纳米草）修饰的电极，并通过不同沉积方式比较电极对功率密度的影响。双室 MFC 中，普通硅电极最大功率密度为 0.002 mW/m2；在一侧沉积钛和金纳米草的电极最大功率密度为 2.5 mW/m2；在...