微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)是一种新能源技术,被广泛应用于能源以及水处理等领域。然而,MFC的低功率输出仍然是大规模工业应用的主要障碍,并且界面电子从细菌到阳极的缓慢的传输速度是主要瓶颈之一。为了克服这个问题,研究人员已经做出了巨大的努力来开发高效的阳极菌群。MFC可以在运行过程中产生电流,但是由于ei阳极有机质含量以及菌源不同,功率输出也有所差异。一般来说MFC的初次运行输出功率均较低,通过沉积物的筛选和多次运行富集,构建高效MFC,可以有效的提高MFC输出功率,并富集阳极菌群。多次运行MFC虽然可以富集产电菌,提高MFC产电效率,但是,由于革兰氏阳性产电菌的非导电肽聚糖层较厚,因此菌体不能很好地富集。在这里,我们报告了一种新的革兰氏阳性产电菌富集方法,该方法通过使用溶菌酶调节细菌的肽聚糖层来实现。研究发现,添加碳源与未添加碳源的不同来源沉积物搭建的沉积物燃料电池的产电性能趋势一致,外加碳源对沉积物微生物燃料电池的产能并没有明显的提升作用。沉积物原有机质含量对沉积物燃料电池产能的影响较大,取自济南历城污水处理厂的沉积物,有机质含量最高(7.37%),且产生了最高电压(539 m V)。因此,选取历城污水处理厂沉积物,并进行多轮运行富集,进一步构建高效沉积物燃料电池。随着电池运行周期的增加,电池的输出电压在第4轮稳定为660±5m V,由此富集优化完成。分析比对高效沉积物燃料电池的富集菌群与原沉积物菌群的结构,表明,经多轮富集后的阳极菌群的产电菌(Bacteroidetes和Proteobacteria)占比增加了31.57%,非产电菌Lentimicrobiaceae等被抑制甚至消失。由此,得到了一个高效的沉积物燃料电池以及有利于产能的富集菌群。进一步研究发现,通过高效沉积物燃料电池的多轮电化学运行,所富集的大多是革兰氏阴性产电菌,但是革兰氏阳性产电菌由于其厚的非导电的肽聚糖层使它们很难被富集。因此本研究通过使用溶菌酶调节细菌的肽聚糖层,在不影响革兰氏阴性产电菌丰度的情况下进一步富集革兰氏阳性产电菌,提高菌群中总的产电菌的占比及MFC整体性能。溶菌酶调控后,菌群肽聚糖含量降低了26.67%,提高了革兰氏阳性菌细胞壁的通透性,从而增强其产电活性。革兰氏阳性产电菌(Firmicutes)大量富集,丰度由2.84%增加到14.87%,使总的产电菌比例由80.33%增加到90.47%,构成了MFCs高产电的群落结构,这使得MFC的功率密度比对照样品高42%。因此,我们的研究提供了一种新的简单方法,通过溶菌酶调控菌群中的弱产电菌来优化阳极菌群的结构。本论文通过一种新的微生物燃料电池阳极菌群的调控方法,在不影响已富集的革兰氏阴性产电菌的同时提高了革兰氏阳性产电菌的丰度,进一步提高了菌群中总产电菌的比例,提升了微生物燃料电池的产电性能。微生物燃料电池是一种多学科交叉的领域,目前依旧处于实验室阶段,本研究对于调控阳极菌群,提高微生物燃料电池产能提供了一种新的思路和方法,将有助于此技术进一步的推广和应用。