随着经济的发展、社会的进步和人口的不断增长，人类对能源的需求越来越大，全球性的能源危机日趋突出。同时，矿物燃料的大幅度消耗导致了日益严重的环境污染，威胁着人类的生存环境。为了解决上述两个困扰国计民生和国民经济可持续发展的大问题，人们渴望开发一种既可解决环境污染，又能提供清洁能源的技术。而燃料电池技术，因其具有绿色、节能、环保等特点正可满足这样的要求，成为当今科技界最热门的研究课题之一。　　 本文在全面综述国内外面向废水处理和产能的燃料电池技术研究进展的基础上，采用SEM，XRD，TEM等材料分析测试手段和线性极化、循环伏安、电化学阻抗谱等电化学实验方法，研究了燃料电池产过氧化氢中电极制备、催化剂以及外部工艺参数的影响，又研究了微生物燃料电池中电极、外部工艺参数对产电的影响，探讨利用PTA实际废水产电的工艺，最终对燃料电池关键技术中电极的电化学性能以及相关影响因素的机理进行了分析。本论文主要研究结果如下：　　 1.以碳布作为支撑材料，研究了压力、碳含量以及PTFE含量对燃料电池产过氧化氢阴极性能的影响。实验结果表明，压力为10.0MPa，碳含量为0.2g条件下，过氧化氢的产量最高；采用SEM和电化学阻抗深入研究了不同PTFE含量对阴极性能的影响，得出PTFE含量为50％条件下制作的阴极，表面孔隙结构最好，工作时总阻抗最小，过氧化氢的产量最高，在2.5h后达到56mmol/L。　　 2.以碳纳米管作为载体，利用化学沉积法制备出CeO2/MWNT催化剂，当氧化铈负载量为25％时，三个小时产生的过氧化氢浓度可达到120mmol/L，从XRD和循环伏安曲线上可看出碳纳米管和氧化铈对于燃料电池产过氧化氢发生了协同作用；用不同浓度的十二烷基苯磺酸钠对炭黑改性并作为燃料电池产过氧化氢的阴极催化剂。实验结果表明，适量表面活性剂加入可以获得更大的电流和更高的过氧化氢产量，但其对于反应的机理并没有改变，其电流效率都在100％。　　 3.研究了外部操作条件对燃料电池产过氧化氢的影响。实验结果表明，当阳极KOH浓度为2mol/L，阴极H2O流量为80mL/h，阳极KOH溶液流量为150mL/h，H2流量为20mL/min，O2流量为60mL/min时，此时整个燃料电池呈现最佳的性能，H2O2浓度达到225mmol/L，电流密度为50mA/cm2，电流效率接近100％，其高的过氧化氢产量国内未见报道。　　 4.以碳布作为支撑材料，铂作为阴极催化剂，当PTFE为30％时，Nafion为2.8mL，碳含量为0.18g时，制备出的微生物燃料电池阴极性能最好，其功率密度可以达到为357mW/m2。以廉价的锰作为催化剂制备出阴极，其最大功率密度为147mW/m2。又研究了活性炭纤维布、聚丙烯腈基碳布和活性炭纤维毡作为微生物燃料电池阳极材料对产电的影响。实验结果表明，活性炭纤维布的接种时间最短，而聚丙烯腈基碳布的输出功率最大。并自制了碳刷作为阳极，研究了其产电特性。结果发现其体积功率为14.8W/m3大于碳布的12.7W/m3。　　 5.研究了外部工艺参数对微生物燃料电池的影响。实验结果表明，最适合的底物为葡萄糖，其最佳的pH为7.5。葡萄糖浓度和其输出功率符合Monod方程，其最大功率Pmax为609mW/m2，半饱和度Ks为134mg/L。电极间距的减小和电解质的加入可以加速电子和质子的传递从而提高其输出功率。当电极间距为2cm时，最大功率密度为700mW/m2，再添加100mM电解质磷酸缓冲液(PBS)为，最大功率密度可达922mW/m2，其高的产电功率国内未见报道。　　 6.首次报道了以PA-18菌作为产电菌，用单腔室MFC从对苯二甲酸(PTA)废水中产电的研究。实验结果表明，在间歇流产电实验中，COD去除率和TA去除率分别达到93.6％和96.4％；在电极间距为4cm，输出功率和PTA浓度也符合Monod方程，其最大功率Pmax为117mW/m2，半饱和度Ks为361mg/L。把电极间距从4cm减到2cm，其输出功率从108mW/m2增大到160mW/m2；16s-rDNA分析显示菌株PA-18和施氏假单胞菌显示出99％的同源性。通过SEM可看出，细菌的大小为1μm，从循环伏安曲线看出假单胞菌在氧化PTA同时可把电子传递到电极上。