1、微生物燃料電池基本原理微生物燃電池（microbial fuel cells, MFCs） 是藉由微生物的催化反應， 將化學能（燃）轉換為電能的組件（Allen and Bennetto, 1993； Min and Logan, 2004；Lovley et al., 2004）。典型的微生物燃電池是由陽極和陰極，以及一片質子交換膜所構成，微生物於陽極分解氧化燃，並同時產生電子和質子，電子可經由外部電到達陰極，而質子則通過質子交換膜到陰極，在陰極會消耗電子和質子與氧結合產生水（Kim et al., 2003 ）。如下圖所示（Scholz and Schronder, 2003），這是以葡萄
2、作為燃，Rhodoferax ferrireducens 做為催化氧化還原反應的微生物，可簡明微生物燃電池的反應。圖 2 微生物燃電池示意圖附著在電極上的微生物，對燃電池而言，除分解槽中的燃外，傳遞電子到電極表面也為重要的功能之一。Chaudhuri and Lovley（2003）發現附著在電極纖維上的嗜甜微生物（ R. ferrireducens） 的生物膜，僅具有將電極表面作為終端電子接受者的細胞構造，也具有在細胞膜運輸電子與質子的功能，但這些機制的細節仍須加以研究，且細胞的附著性與細胞之間的訊息傳遞情形，對細胞生物學的域而言，也是個重要但未知的學問（Palmore, 2004）。微生物
3、燃料電池發展過程1910，英國植物學家 Potter 發現，含有代謝作用微生物的燃電池槽與另一含有無菌鹽類溶液槽之間會有電位差，因此 Potter 在這個槽之間加入電阻而獲得電，由此證明微生物能產生電壓及傳送電（Potter, 1911）。1931，Cohen 重複 Potter 的概，結果發現批次式的微生物燃電池可產生超過 35 V 的電（Shukla et al., 2004）。直到 1960代，生物燃電池才開始受到歡迎。當時美國太空總署（National Aeronautics and Space Administration, NASA） 對於長期在太空飛，且如何將有機廢棄物轉為電的想
4、法感到興趣，而海藻及細菌則是第一個應用在生物燃電池上的微生物（Shukla et al., 2004）。Rohrback 等人（1962）第一次設計出生物燃電池，這是以 Clostridium butyricum 作為微生物菌種源，並用葡萄發酵產生氫氣。到 1963，生物燃電池已可用在商業上，主要運用在海上航船隻的收音機、信號燈，及其他設備的電源。但這些燃電池在商場上算很成功，且久就從市場上消失，這是由於技術的蓬勃發展，所以選擇太陽能作為太空飛的能源，生物燃電池也因此遭受短暫的挫敗（Shukla et al., 2004）。由於 19701980代出現的石油危機，生物燃電池的發展才再次受到重視
5、。在 1966，Williams（1966） 以稻米外殼 作為生物燃電池的燃，可以產生 40 mA、6 V 的電，這是由於稻米外殼為 木質纖維素的潛能源，因此經由發酵可產生很多有用的酵素與生物燃（如乙醇）， 所以能應用於生物燃電池。1986，Karube 等人（1986）以 Anabaena 為生物燃電池的菌種源，並使用磷酸做電解液，可以產生約 300 mA 的電。較值得注意的是Bennetto 及他的團隊，所研究的續式生物燃電池，他們已經使用同微生物及載具系統，開發及實驗展示改的生物燃電池，並發現載具可以提高電子轉移的效以及反應的速（Bennetto et al., 1981；Thurston et al., 1985；Allen and Bennetto, 1993）。最近，Chaudhuri and Lovely（2003）研究指出，R. ferrireducens 菌種能在 Fe3+環境下， 需載具就可由葡萄的氧化反應 獲得電子，效高達 83 %。對於微生物燃料電池的發展，開展了一個新的契機。目前，主要努的目標在於改善生物燃電池的效，及微生物與電極間的有效徑，以也能提升電子轉換的效。
