随着能源需求的不断增加，石油、煤、天燃气等传统燃料的减少以及造成的环境污染等问题已成为未来能源发展面临的巨大挑战。微生物燃料电池在处理有机废水的同时实现持续不断的产电，它不仅原料来源广泛，反应条件温和，且具有不污染环境等特点，具有广阔的应用前景。然而微生物燃料电池输出功率较低，成为制约其发展的瓶颈，因此，深入了解微生物燃料电池内与生物电化学耦合的传质特性，将为微生物燃料电池性能的优化及工程应用奠定理论基础，具有重要的学术价值。　　微生物燃料电池阳极是决定其产电的重要因素之一，本文以无介体微生物燃料电池阳极为研究对象，建立了包含阳极侧液相区与生物膜区多组分传输与生物电化学反应的理论模型，主要研究内容及结果如下：　　1)针对无介体微生物燃料电池阳极生物膜区域，考虑生物膜内电势和 pH变化的基础上建立了一维稳态的扩散传输模型，计算获得了微生物燃料电池生物膜内的底物浓度、局部电势、电流密度以及pH值分布，讨论了生物膜的电导率、阳极电势和缓冲液浓度对生物膜内传质特性及产电性能的影响。计算结果表明随着生物膜电导率和阳极电势的增大，生物膜内底物浓度及pH值均降低，电池电流密度升高；进口缓冲液浓度越大，生物膜内pH值越高，有利于维持阳极生物膜内微生物的活性。　　2)在一维稳态阳极生物膜传输模型的基础上，考虑主流区的流动对电池性能的影响，并修正阳极电势边界条件，针对连续流无介体微生物燃料电池阳极侧，建立了二维稳态传输模型，研究了阳极侧反应物与产物的传质特性。计算结果表明流量为10 ml h-1时，底物降解效率达到最大，而底物流量大于20 ml h-1时，底物降解效率随着流量增加而降低；随着底物流量从10 ml h-1增加到45 ml h-1，阳极电势逐渐降低，电流逐渐升高，当流量大于45 ml h-1时，改变底物流量对阳极电势和电流的变化不明显；底物流量增加，主要提升了靠近出口处的底物氧化降解速率；改变进口底物浓度，对电池性能的影响较小。　　3)针对序批式无介体微生物燃料电池阳极室，建立了一维非稳态的传质模型。计算结果表明：电池的运行过程分为三个阶段：（1）阶跃变化期，阳极电势发生阶跃变化降低至最小值，电流阶跃至最大值，底物浓度和pH值急剧下降；（2）稳定产电期，阳极电势和电流保持不变，底物浓度和pH值近似线性下降；（3）性能衰减期，阳极电势上升至最大值0.5V，电流降低至0，底物基本消耗殆尽而pH缓慢降低至不变。