1、生物电化学系统的定义和发展历程 生物电化学系统（Bioelectrochenical systems, 简称BESs），是一种基于电化学活性微生物进行胞外电子传递的系统，主要包括产生电能的微生物燃料电池（Microbial fuel cell，MFC）和产生氢能的微生物电解池（Microbial electrolysis cell，MEC）[1]。

阳极微生物胞外电子传递能力回收生物质能源的装置，微生物在阳极催化氧化反应，将电子传递到阴极进行还原反应，从而将化学能转化为电能其阳极的半电池反应都依赖于一类具有电化学活性的微生物。

Potter在1911年最先发现了微生物能够通过物质转化产生还原力进而产生电流的现象，生物燃料电池研究由此开始 。

这样一种能同步实现有机底物去除和电能回收的新型装置，在最近十年间迅速发展，逐渐被越来越多的人所认识和研究。

近几年BESs的功能已经拓展到不同的领域，例如生物产氢、有机物合成、金属还原、脱盐、以及废水处理等[2]。

2、生物电化学系统的基本原理 BES作为一个生物电化学的体系，主要是微生物、电极以及底物之间相互作用的一个体系。

阳极微生物利用有机物或者是一些无机物如硫作为电子供体，通过微生物的作用将其氧化或降解，在此过程中将电子传递给阳极。

阴极会利用氧化态的物质作为电子受体，这些电子受体常见的是氧气，此外还有铁氢化钾、高锰酸钾、硝酸盐、重金属等。

对于 MFC 技术，阳极氧化以及阴极还原可以自发地进行，从而在外部产生电流。

而对于 MEC 技术，当阳极氧化或阴极还原不能自发进行的时候，需要外加一定的电压，来克服此壁垒，从而达到推动氧化还原反应进行的目的。