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我国低阶煤储量十分丰富，但传统利用模式以燃烧为主，存在能量利用效率低和污染重等诸多问题。煤炭生物甲烷化技术是一种通过厌氧微生物将低阶煤转化为可燃气体的绿色科技，已经引起高度重视。然而生物降解效率慢、甲烷产率低是限制煤炭生物甲烷化技术发展的重要因素。低阶煤在水解过程中生成大量难降解的环状化合物，对微生物产生毒性作用，影响生物甲烷化进程。在本研究中，首次使用生物电化学系统（Bioelectrochemical system, BES）促进低阶煤环状化合物的开环反应，并通过优化氧化条件提高了低阶煤的生物降解特性。同时，研究了生物电化学系统促进低阶煤甲烷化的工作机理，优化了电子传输机制和效率，进而提高甲烷产率。直接种间电子转移（Direct interspecies electron transfer, DIET）作用于降解低阶煤水解产物的电子传递机制与改善方法，最大限度减少低阶煤水解产物对生物电化学系统的毒性作用。将DIET途径进一步分为电极DIET和生物DIET，分别占甲烷产量的11.1 %和47.2 %，表明甲烷产生的电子途径主要来源于本体溶液。在微生物群落变化中发现，电活性菌在DIET反应中具有重要的作用，丰度和甲烷产量有较高的线性关系。探究不同电极材料对低阶煤甲烷化的研究发现，Ti-CNT电极以其较高的电导性和亲微生物性具有较高的生物电化学性能，累计甲烷产量高达115 mL/g煤，同时发现其电活性菌的丰度大幅度提高。探究不同电压下泥煤的甲烷化发现，施加电压为4V时，甲烷产量明显增加到264 mL/g泥煤，并发现电活性菌可以很好的富集。以上研究成果将会有助于开辟新型的煤炭生物甲烷化技术，促进生物电化学技术的发展和应用，为实现低阶煤的高效利用提供解决方案。