生化燃料电池是直接利用有机物的分解来产生电能。电池有阳极部分和阴极部分，一块可渗透离子的隔膜把它们隔开。阳极部分有水、有机物和细菌的混合物；阴极部分有水和氧气。当细菌“燃烧”有机物时，就放出电能1。
基本原理生化燃料电池是一种利用生化将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是：在阳极室厌氧环境下，有机物在生化作用下分解并释放出电子和质子，电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和阳极之间进行有效传递，并通过外电路传递到阴极形成电流，而质子通过质子交换膜传递到阴极，氧化剂（一般为氧气）在阴极得到电子被还原与质子结合成水2。
介体要求向生化燃料电池中添加的介体主要是一些染料类的物质，如吩嗪、吩噻嗪、靛酚、硫堇等等。这些介体必须满足一定的条件：
（1） 能穿透进入生化的细胞内发生氧化反应；
（2） 非常容易得电子；
（3） 在被还原之前能快速离开生化细胞；
（4） 在阳极表面有很好的电化学活性；
（5） 稳定性好；
（6） 在阳极电解液中是可溶的；
（7） 对生化没有毒性；
（8） 不会被生化代谢掉。第二类是某些生化自身可以合成介体，它合成的介体不光自己可以使用，其它的微生物也可以利用它产生的介体传递电子2。
性能参数使用生化燃料电池产生的功率大小依赖于生物和电化学这两方面的过程。
（1）底物转化的速率
受到如下因素的影响，包括细菌细胞的总量，反应器中混合和质量传递的现象，细菌的动力学（p-max——细菌的种属特异性最大生长速率，Ks——细菌对于底物的亲和常数），生物量的有机负荷速率（每天每克生物量中的底物克数），质子转运中的质子跨膜效率，以及MFC的总电势。
（2）阳极的超极化
一般而言，测量MFCs的开放电路电势（OCP）的值从750mV~798mV。影响超极化的参数包括电极表面，电极的电化学性质，电极电势，电极动力学以及MFC中电子传递和电流的机制。
（3）阴极的超极化
与在阳极观测到的现象相似，阴极也具有显著的电势损失。为了纠正这一点，一些研究者们使用了赤血盐（hexacyanoferrate）溶液。但是，赤血盐并不是被空气中的氧气完全重氧化的，所以应该认为它是一个电子受体更甚于作为媒介。如果要达到可持续状态，MFC阴极最好是开放性的阴极1。
优势与现有的其它利用有机物产能的技术相比，生化燃料电池具有操作上和功能上的优势： 首先，它将底物直接转化为电能，保证了具有高的能量转化效率； 其次，不同于现有的所有生物能处理，生化燃料电池在常温环境条件下能够有效运作； 第三，生化燃料电池不需要进行废气处理，因为它所产生的废气的主要组分是二氧化碳，一般条件下不具有可再利用的能量； 第四，生化燃料电池不需要输入较大能量，因为若是单室生化燃料电池仅需通风就可以被动的补充阴极气体； 第五，在缺乏电力基础设施的局部地区，生化燃料电池具有广泛应用的潜力，同时也扩大了用来满足我们对能源需求的燃料的多样性1。
本词条内容贡献者为:
李斌 - 副教授 - 西南大学
