微生物燃料電池（MFC）是一種運用自然界細菌及仿真細菌為催化劑，將化學能轉為電能的裝置，主要由陽極、陰極以及相隔兩者的質子交換膜（PEM）組成。在陽極的微生物會吃下電解液中的生物基質，釋放出電子和質子，電子經由外部電路到達陰極，而質子則通過質子交換膜抵達陰極，根本就是真實世界的皮卡丘！

但為了確保微生物不會因為挨餓而罷工，必須不斷以幫浦輸送新食物，近幾年科學家都得靠著外部電源持續供應食物，確保電池正常運作，但這樣一加一減，等於抵銷原本電池的意義。

不過靠著細菌發電的日子可能即將成真，美國愛荷華州立大學（Iowa State University）的研究人員首次開發出不需要外部電力的 3D 微生物燃料電池（MFC），而且還是用紙製造！這種 3D 微生物燃料電池雖然還在原型階段，但已為電池指出一條新道路。

愛荷華州立大學團隊打造的紙質 MFC 原型，以毛細現象取代幫浦引導液體流動，把食物「鐵氰化鉀（potassium ferricyanide）」供應給微生物「Shewanella Oneidensis MR-1」。

研究團隊在紙張刻上細微的管道，不需要任何電力，就能引導細菌和鐵氰化鉀自動沿著細小管道，從培養皿一路流向彼此，當雙方在裝置中間的腔室碰面時，細菌就會分解鐵氰化鉀，釋放電子，而位在兩張紙（通道）中間的質子交換膜，則負責控制電子的流動。

實驗結果顯示，這套 52.5 微升的設備在沒有外力介入下，連續五天產生最大 1.3 μW（微瓦） 的電力以及 52.25 μA（微安） 的電流，換言之，這種微生物燃料電池可供應 25W/m³ 的電能，雖然目前效率不高，還不能為手機或電腦充電，但已是微生物燃料電池環境友善的一大步。

研究團隊將繼續研究如何透過流速和溫度的調整增加發電量，也會想辦法讓設備進一步縮小且穩定化，希望未來可裝在電子產品上，但現階段已可能應用在汙水處理廠，以汙水中的有機質為燃料，透過微生物燃料電池進行發電。

參考資料：

• Scientists have built a microbial fuel cell that runs without external power
• 3-D paper-based microbial fuel cell operating under continuous flow condition