随着全球气候变暖和化石燃料耗竭等问题的日益严峻，可替代能源和可再生能源的研究受到越来越多的重视。近年来，一种能直接将化学能转化电能的发电装置--微生物燃料电池(Microbialfuelcells)，以其特有的优点，逐渐成为新兴能源领域的研究热点。作为MFCs的生物催化剂，微生物氧化有机物并还原电极(即向阳极传递电子)的速率是影响MFCs电能输出提高的主要内因。因此，对MFCs中产电微生物(Electricigenicmicroorganisms)电极还原机制的研究，不仅有助于阐明微生物的产电呼吸代谢途径，而且有利于进一步提高MFCs性能，具有重要的理论意义与应用价值。 本文旨在根据微生物铁还原机制与电极还原机制的相似性原理，从富铁环境中分离铁还原活性菌株，并构建微生物燃料电池，通过产电机制研究进一步优化电池产电性能。本研究从广东肇庆某地下古森林土壤样品分离获得一株铁还原菌，经鉴定该菌为产气肠杆菌，命名为EnterobacteraerogenesXM02。以XM02菌株为生物催化剂成功启动单室空气阴极MFC，能够利用包括淀粉在内的多种有机物产电。但以载铂碳纸为阳极的MFC库仑效率仅为1.68％，性能有待优化。通过循环伏安扫描和阳极无铂与载铂MFCs对比，推测产电机制可能与该菌的产氢活性相关。而扫描电镜证实大量细菌细胞附着在阳极表面，形成阳极生物膜。采用非生长基质实验排除悬浮细胞的产电作用，证明附着在阳极生物膜对产电起主导作用，首次提出产氢细菌生物膜产电机制。根据机制研究结果，分别采用比表面积大的碳材料，碳毡和碳颗粒作为阳极构建新型MFCs，可有效提高能量利用率，库仑效率分别为42.49％和83.32％。综合多个产电性能指标考虑，碳颗粒是一种优良的阳极材料。