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图3
人工调控的MES系统设计
正文中引用本图/表的段落
在此基础上，Yang等人提出了一种新型MES-厌氧膜生物反应器耦合系统（MES-AnMBR），将CO2的电还原过程与膜分离技术有效融合［图3（a）］［32］。系统采用CNTs增强的中空纤维膜作为生物阴极与分离单元，实现了C?+产物（乙酸、乙醇）的连续稳定生产。在90天连续运行中，乙酸产量达230 mg/L，乙醇最高浓度达7.05 mg/L，同时保持优异的废水处理性能，膜污染类型以可逆污染为主，可通过水力冲洗恢复，展现了良好的工程可行性。该研究代表了MES系统向集成化、多功能、连续运行的方向迈进。
Amulya与Venkata Mohan系统研究了外加电位对Citrobacter amalonaticus在生物电化学系统中合成琥珀酸（SA）的调控机制［图3（b）］［33］。实验结果显示，当电位由-0.7 V降至-0.9 V（vs Ag/AgCl）时，SA产量显著提高，最大可达14.4 g/L，较对照系统提升了1.29倍。进一步探究发现，CO2的供应对SA产物的形成具有显著促进作用，以碳酸盐形式提供CO2源时，SA产量达13.6 g/L。该研究首次揭示了电位梯度与碳源可用性对关键C4代谢产物合成的影响，为MES系统实现多碳产物定向调控提供了重要理论依据。
PHB ... Revealing Co-N4@Co-NP bridge-enabled fast charge transfer and active intracellular methanogenesis in bio-electrochemical CO2-conversion with Methanosarcina Barkeri 1 2023 ... 后续研究中，Xia团队进一步将Co单原子嵌入N配位环境（Co-N4）并与MOFs衍生纳米片集成，形成具有多级电子通道的Co-N4@Co-NP桥接体系［ Enhanced microbial electrosynthesis with three-dimensional graphene functionalized cathodes fabricated via solvothermal synthesis 1 2016 ... （2）碳基材料的三维构型与功能增强相较于金属材料，碳基材料具有良好的生物相容性、导电性以及可调的多孔结构，特别适用于构建微生物附着与电子传递的理想界面［ GO/PEDOT modified biocathodes promoting CO2 reduction to CH4 in microbial electrosynthesis 1 2020 ... （2）碳基材料的三维构型与功能增强相较于金属材料，碳基材料具有良好的生物相容性、导电性以及可调的多孔结构，特别适用于构建微生物附着与电子传递的理想界面［ High acetic acid production rate obtained by microbial electrosynthesis from carbon dioxide 1 2015 ... Jourdin等人采用电泳沉积法（EPD）将多壁碳纳米管（MWCNTs）修饰至网状玻碳电极（RVC）表面，成功构建三维多孔EPD-3D结构［ Thermophilic Moorella thermoautotrophica-immobilized cathode enhanced microbial electrosynthesis of acetate and formate from CO2 1 2017 ... Yu等人则创新性地将热嗜性细菌Moorella thermoautotrophica固定于碳纳米粒子修饰电极上，在55°C条件下展现出优异的MES性能［ Improved cathode materials for microbial electrosynthesis 1 2013 ... Zhang等人从界面正电荷调控角度出发，采用壳聚糖、氰尿酸氯化物等正电性修饰剂对碳布电极表面进行功能化处理，成功提升了微生物与电极间的电子交换效率［ A feasible strategy for microbial electrocatalytic CO2 reduction via whole-cell-packed and exogenous-mediator-free rGO/Shewanella biohydrogel 1 2023 ... 在新材料体系方面，Chen等人设计了一种由电活性菌Shewanella loihica PV-4与生物还原氧化石墨烯（rGO）构成的导电水凝胶系统［ Porous nickel hollow fiber cathodes coated with CNTs for efficient microbial electrosynthesis of acetate from CO2 using Sporomusa ovata 1 2018 ... （3）异质结构电极的协同耦合设计通过将金属与非金属材料进行复合，可进一步整合各自优势，提升整体电极性能.Bian等人开发的碳纳米管（CNTs）涂覆多孔镍中空纤维（Ni-PHF）电极［ In situ biogas upgrading by CO2-to-CH4 bioconversion 1 2021 ... Fu等人构建了基于生物电化学系统的CO2原位甲烷化平台，利用可再生能源（风能、太阳能）驱动CO2转化，协同整合P2G技术、厌氧消化技术及生物气体升级模块，实现了可持续能源的闭环利用［ Production of C2+ products in novel microbial electrosynthesis coupled with anaerobic membrane bioreactor 2 2023 ... 在此基础上，Yang等人提出了一种新型MES-厌氧膜生物反应器耦合系统（MES-AnMBR），将CO2的电还原过程与膜分离技术有效融合［
PHB ... Augmenting succinic acid production by bioelectrochemical synthesis: Influence of applied potential and CO2 availability 1 2021 ... Amulya与Venkata Mohan系统研究了外加电位对Citrobacter amalonaticus在生物电化学系统中合成琥珀酸（SA）的调控机制［ Microbial electrosynthesis: Feeding microbes electricity to convert carbon dioxide and water to multicarbon extracellular organic compounds 1 2010 ... （1）产乙酸系统：从单菌种优化到群体协同调控早期MES研究多以Sporomusa ovata等纯培养菌种为主［ Performance of different Sporomusa species for the microbial electrosynthesis of acetate from carbon dioxide 1 2017 ... （1）产乙酸系统：从单菌种优化到群体协同调控早期MES研究多以Sporomusa ovata等纯培养菌种为主［ Microbiome for the electrosynthesis of chemicals from carbon dioxide 1 2020 ... 进一步研究开始聚焦于混菌体系的构建与优化，以增强产乙酸系统的系统鲁棒性与转化效率.LaBelle等人通过富集Acetobacterium等电活性菌群并结合碳基电极，实现了CO2向乙酸的高效转化，产率达0.13 g/（L·h），展示了微生物群体协同催化在MES系统中的巨大潜力［ Chemolithoautotrophic reduction of CO2 to acetic acid in gas and gas-electro fermentation systems: Enrichment, microbial dynamics, and sustainability assessment 1 2023 ... 进一步研究开始聚焦于混菌体系的构建与优化，以增强产乙酸系统的系统鲁棒性与转化效率.LaBelle等人通过富集Acetobacterium等电活性菌群并结合碳基电极，实现了CO2向乙酸的高效转化，产率达0.13 g/（L·h），展示了微生物群体协同催化在MES系统中的巨大潜力［ Performance of different methanogenic species for the microbial electrosynthesis of methane from carbon dioxide 1 2019 ... （2）产甲烷系统：高效电活性菌株的挖掘与机制阐释产甲烷系统作为CO2资源化的另一主流路径，其电子利用效率高、产物能量密度大，具有广阔的能源应用前景.Mayer等人对5种产甲烷菌进行了系统筛选［ High efficiency in-situ biogas upgrading in a bioelectrochemical system with low energy input 1 2021 ... 在工程化应用方面，Liu等人开发了低能耗的MES平台用于原位沼气升级［ Deciphering mixotrophic microbial electrosynthesis with shifting product spectrum by genome-centric metagenomics 1 2023 ... （3）多碳产物合成：从C1到C6的链长拓展随着MES研究从能源产品向高值化学品拓展，多碳有机酸（如丙酸、己酸）等长链产物的定向合成成为新兴研究热点.Wang等人通过混合自养条件富集产乙酸菌，实现了产物谱的“链长提升”［ Microbial symbiotic electrobioconversion of carbon dioxide to biopolymer (poly (3-hydroxybutyrate)) via single-step microbial electrosynthesis cell 2 2024 ... 此外，Le等人构建了一个可在单一反应器内完成CO2→聚3-羟基丁酸酯（PHB）转化的一体化MES系统［
本文的其它图/表
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