中國微生物菌種查詢網(wǎng) 在20世紀，化石燃料支撐著整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，但化石燃料難以長期維持整個世界的經(jīng)濟發(fā)展。據(jù)估計，石油資源將在未來100年左右達到枯竭，在未來的10~20年內(nèi)，石油將出現(xiàn)嚴重的供不應(yīng)求的局面。此外，大量化石燃料的使用也帶來了嚴重的氣候問題。化石燃料中碳元素最終以CO2的形式進入大氣，從而產(chǎn)生大理溫室氣體。
微生物燃料電池（Microbial fuel cell，MFC）是一種產(chǎn)生電能的新方法，利用微生物將有機物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。1911年，英國科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)細菌培養(yǎng)液能夠產(chǎn)生電流，利用鉑作為電極，將其放進大腸桿菌和酵母菌的培養(yǎng)液中，成功制作出世界上第一個MFC。不過微生物燃料電池是一項新興技術(shù)，沒有大規(guī)模應(yīng)用，還需要很長一段時間才能走向成熟。
產(chǎn)電微生物的篩選是建立MFC很重要的一個環(huán)節(jié)，目前，在自然條件下分離的產(chǎn)電微生物主要是變形菌門（Proteobacteria）和厚壁菌門（Firmicutes）的細菌，多為兼性厭氧菌，可氧化糖類、有機酸等獲得能量維持生長。
1、希瓦氏菌
希瓦氏菌（Shewanella）屬是研究較多的產(chǎn)電微生物，主要有S. putrefactions IR-1、S. oneidensis DSP10和S. oneidensis MR-1，它們都屬于變形菌門，交替單胞菌目（Alteromonadales），希瓦氏菌科。革蘭氏陰性桿狀，兼性厭氧。有氧條件下，可徹底氧化丙酮酸、乳酸為CO2。厭氧條件下，以乳酸、甲酸、丙酮酸、氨基酸、氧氣為電子供體。
S. oneidensis DSP10是最早發(fā)現(xiàn)的可在有氧條件下產(chǎn)電的細菌，在有氧條件下能將乳酸氧化成CO2產(chǎn)電，該菌還能以葡萄糖、果糖、抗壞血酸(維生素C)為電子供體產(chǎn)電，以果糖為電子供體時產(chǎn)電最高，功率密度達350W/m2。該菌在微生物燃料電池中有較好的應(yīng)用前景。
S. putrefactions IR-1最初是從稻田土中分離到，是首次報道的能直接將電子傳遞到電極表面的產(chǎn)電菌，開創(chuàng)了無介體燃料電池的研究先河。S. oneidensis MR-1多用于細胞與電極間電子傳遞機制的研究，其全基因組序列已完成，研究發(fā)現(xiàn)S. oneidemisMR-1約有37個編碼Cytc的基因，Cytc被認為是電子跨膜傳遞的通道。
2、鐵還原紅育菌
鐵還原紅育菌（R. ferrireducens）屬于變形菌門，伯克氏菌目(Burkholderiales)，叢毛單胞菌科(Comamonadaceae)，紅育菌屬(Rhodoferax)。革蘭氏陰性，兼性厭氧，可以徹底氧化葡萄糖、果糖、木糖、庶糖等生成CO2。該菌是最早報道能直接徹底氧化葡萄糖產(chǎn)電的微生物，其它多數(shù)鐵還原菌電子供體局限于簡單有機酸，如乙酸、乳酸等。當(dāng)向MFC加入糖或其它較復(fù)雜的有機物作為燃料時，還需要發(fā)酵細菌將其降解為簡單有機酸后才能被利用。R. ferrireducens能以電極為唯一電子受體直接氧化葡萄糖、果糖、庶糖、木糖等生成CO2，并從電子傳遞中獲得生長所需的能量。以葡萄糖為電子供體時，R. ferrireducens的電子回收率達81%。R. ferrireducens最適生長溫度為25℃，但在4℃下仍能生長并還原Fe。由該菌構(gòu)建的微生物燃料電池具有蓄電池的特點，利用底物產(chǎn)電迅速，放電后補充底物可恢復(fù)原來產(chǎn)電水平，可反復(fù)充放電，電池性能穩(wěn)定。
3、硫還原泥土桿菌
Geobacter sulfurreducens屬于變形菌門，除硫單胞菌目(Desulfuromonadales)，地桿菌科(Geobacteraceae)，地桿菌屬(Geobacter)。革蘭氏陰性桿菌，專性厭氧，鐵還原菌，電子供體較少，僅能以乙酸和氫氣作為電子供體，F(xiàn)e(III)、S、Co-EDTA、延胡索酸和蘋果酸為電子受體。
G. sulfurreducens是最早報道能直接利用電極還原產(chǎn)生的能量生長的一種微生物，該菌已成為目前產(chǎn)電代謝研究中的熱點微生物。
G. sulfurreducens在沉積環(huán)境中還原Fe(III)氧化物時，并未發(fā)現(xiàn)類似于在電極上堆積形成細胞膜傳遞電子的現(xiàn)象，可能由于Fe(III)氧化物不同于可作為永久電子受體的電極，形成細胞膜并不利于消耗Fe(III)氧化物后轉(zhuǎn)移到其它位置。該現(xiàn)象是微生物自身的適應(yīng)性變化，也意味著通過基因工程或馴化的方法有可能在很大程度提高微生物還原電極的能力。