在应对全球能源危机和环境污染的双重挑战下，微生物燃料电池作为一种新兴的能源技术，因其在处理废水排放物中高危有机物的同时实现能量回收，受到了广泛关注。微生物燃料电池的核心在于电极材料，其性能直接影响电池的底物转化效率和产电输出。碳基电极材料因其环境友好和成本低廉的特性，成为研究的热点。然而，如何进一步提升电极性能，优化生物膜的形成，以及提高对污水中抗生素等污染物的耐受性，仍是该领域亟待解决的问题。

针对以上问题，广东省科学院生物与医学工程研究所（以下简称生物医学所）研究团队通过系统分析各类常规碳基电极和新型电极如碳纳米管、石墨烯等在污水减排领域的应用现状，并探讨了3D打印电极的应用潜力，研究成果以“Carbonaceous anodes and their compatible exoelectrogens in high-performance microbial fuel cells: A review”为题发表于国际期刊ACS&EST Engineering（IF=7.4）。生物医学所为第一单位，程鹏副研究员为第一作者，香港大学郭正晓院士、南京农业大学方真院士及生物医学所蒋丽群副研究员为共同通讯作者。在此工作的基础上，团队基于真实医疗废水驯化微生物燃料电池，肺炎克雷伯氏菌及铜绿假单胞杆菌对水体中常见的抗生素表现出较高的耐受性，形成了稳定的生物膜，细菌细胞壁的绝缘性有助于电子的跨膜传递，从而提高电化学活性。该研究为微生物燃料电池电极的开发和医疗废水的生物电化学处理提供了重要的理论基础和实践指导。研究成果以“Simultaneous biodegradation of Teflaro contained wastewater and electricity generation in an air-cathode microbial fuel cell”为题发表于国际期刊Fuel（中科院一区，IF=6.7）。生物医学所为第一单位，程鹏副研究员为第一作者，蒋丽群副研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、广东省科学院科技发展专项等项目资助。

  碳基阳极高性能微生物燃料电池的结构示意图

论文链接：

 https://doi.org/10.1021/acsestengg.3c00512.

https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.130364.