基于微生物燃料电池技术的生物传感器及其应用进展

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1、万方数据第41卷第6期2010年12月中南大学学报f自然科学版)JournalofCentralSouthUniversity(ScienceandTechnology)、，01．4lNo．6Dec．2010基于微生物燃料电池技术的生物传感器及其应用进展蒋海明1·2一，李潇萍1，罗生军1，许晓晖1，郭荣波1(I．中国科学院青岛生物能源与过程研究所，山东青岛，266101；2．山东大学成海分校海洋学院，山东威海，264209；3．中国科学院研究生院，北京，100049)摘要：简要介绍微牛物燃料电池型生物传感器的工作原理，概述各种基于微生物燃料电池技术

2、开发的生物传感器及其应用领域。分析影响微生物燃料电池型生物传感器性能的凶素，讨论提高传感器性能的方法，以期为研究和开发高性能的微生物燃料电池型生物传感器提供参考。关键词：微生物燃料电池；生物传感器；生化需氧量；毒性；微生物活性中图分类号：X835文献标志码：A文章编号：1672—7207(2010)06—2451-08BiosensorsbasedonmicrobialfuelcelltechnologyandtheirapplicationJIANGHai．min91'2，3，LIXiao—pin91，LUOSheng-junl，XUXiao—h

3、uil，GUORong—bo(1．QingdaoInstituteofBioenergyandBioproeessTechnology,ChineseAcademyofSciences，Qingdao266101，China；2．WeihaiMarineCollege，ShandongUniversity,Weihai264209，China；3．GraduateUniversity,ChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China)Abstract：Theprincipleofbiosensorsbased

4、onmicrobialfuelcelI(MFC)wasbrieflydescribed，andthedifferenttypesofMFC-basedbioscnsorsandtheirapplicationweremainlysummarized．FactorsthatconstitutebarrierstoincreaseMFC··basedbiosensorperformancewereanalyzedandsolutionstoimprovetheperformanceofMFC··basedbiosensorswerealsodiscus

5、sed．ThisreviewwillhelpthedevelopmentofhighperformanceMFC—basedbiosensors．Keywords：microbialfuelcell；biosensors；biochemicaloxygendemand；toxicity；microbialactivity微生物燃料电池(MFC)是以微生物为催化剂，将化学能直接转化为电能的装置【l_2】。利用微生物产电的最初构想是20世纪初由PoRer教授提出的。Pottert3】利用大肠杆菌进行产电试验研究时观察到电流的产生，但这一工作并没有继续。

6、直到Cohenl4]利用串联的微牛物燃料电池获得了高达35V的电压，从此，微生物燃料电池才被广泛地关注。早期的微生物燃料电池是用发酵型的酵母和细菌产电，但其机制并不清楚，初步认为是在微生物发酵过程中产生的还原产物与电极直接作用而产生电流。20世纪80年代后，由于电子传递中间体的广泛应用，微生物燃料电池的输出功率有了较大提高，但由于电子传递中问体对微牛物的毒害性，因此，也制约了其发展。而20世纪90年代中期电化学活性细菌的发现是微生物燃料电池发展的里程碑。近年来，由于能源危机的出现及现代科学技术的发展，微生物燃料电池技术在世界范围内掀起了研究的热潮，

7、并在电极微生物、电极材料、催化剂、电池结构及电子传递机理等方面的研究取得了重大进展。同时，微生物燃料电池技术在有机污水处理、产电、环境生物修复、野外电源及传感器等领域的应用收稿日期：2009-11-15：修回日期：20l㈣l屯5基金项目：国家自然科学基金资助项日(20877046)；中科院知识创新工群蕈要方向项H(KGCX2一YW-373-2)通信作者：郭荣波(1970一)，男，山东寿光人，博士，研究员，从事生物燃气与微乍物燃料电池研究；egg-．．0532-80662708：E-mail：guorb@qibebt．ac．cII万方数据2452中南

8、人学学报(自然科学版)第4I卷研究呈逐年上升趋势，已有研究成果展示了微牛物燃料电池技术在传感器领域的巨大应用潜力。自从Ka