摘要：[目的]制备了2种应用于微生物燃料电池（microbial fuel cells， MFCs）的电容性电极，研究电容性电极对单个MFC和串联MFC电池组的产电性能的影响。通过对阳极表面电活性生物膜的生物量、胞外聚合物（extracellular polymeric substance， EPS）成分与组成等结果的分析，从微生物学的角度解析电容性阳极增强MFC串联电池组产电性能、运行稳定性和抗逆性的原因。[方法]利用二氧化锰(MnO2)和咖啡渣活性炭（coffee grounds-derived active carbon， cAc）修饰碳毡（CF），制备了MnO2@CF和MnO2/cAC@CF两种电容性电极。将CF、MnO2@CF和MnO2/cAC@CF分别作为阳极运行MFC并构建不同数量单元的MFC串联电池组。[结果]以电容性阳极运行的MFC能够有效缓解串联电池组的电压反转现象。三个MFC串联时，CF组的最高输出电压为1.76 V，最高功率密度为1795.33 mW·m-2。而MnO2@CF组和MnO2/cAC@CF组的最高输出电压分别上升为2.01 V和2.12 V，最大功率密度分别达到4157.31 mW·m-2和6276.59 mW·m-2。电容性阳极表面电活性生物膜分泌更多的胞外聚合物，其中的蛋白质成分可以加速电活性微生物与电极界面的胞外电子传递效率，多糖成分可以进一步提高电活性生物膜的环境适应性。[结论]二氧化锰修饰的电容性阳极不仅可以提升单个MFC的产电性能，其构建的串联电池组也拥有比CF阳极构建的串联电池组更高的输出电压、功率密度及运行稳定性。
文章目录
1 材料与方法
1.1 试验菌种
1.2 试剂与仪器
1.3 试验方法
1.3.1 电极液与电极材料制备方法
1.3.2 电池运行
1.3.3 MFC的组装及串联
1.3.4 MFC电活性生物膜的生物学表征
2 结果与分析
2.1 MFC串联电池组的电化学性能
2.1.1 单个MFC电池的性能
2.1.2 两个MFC串联电池组的输出电压
2.1.3 两个MFC串联电池组的电压反转现象
2.1.4 三个MFC串联电池组的输出电压
2.1.5 三个MFC串联电池组的电压反转现象
2.2 MFC串联电池组的功率密度和极化曲线
2.2.1 两个MFC串联电池组的功率密度和极化曲线
2.2.2 三个MFC串联电池组的功率密度和极化曲线
2.3 MFC串联电池组阳极生物膜的蛋白质含量
2.3.1 两个MFC串联电池组阳极生物膜的蛋白质含量
2.3.2 三个MFC串联电池组阳极生物膜的蛋白质含量
2.4 MFC串联电池组阳极生
