เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์ (Microbial Fuel Cell : MFC) จัดเป็นเซลล์เชื้อเพลิงชีวภาพที่ค้นพบครั้งแรก ในปี
พ.ศ. 2454 โดย Michael Cresse Potter ซึ่งได้กล่าวไว้ว่า “การย่อยสลายสารอินทรีย์โดยจุลินทรีย์นั้นจะดำาเนินไปควบคู่
กับการปล่อยพลังงานไฟฟ้าอย่างอิสระ” (2) แต่ผลงานของเขากลับไม่ได้รับความสนใจ จนกระทั่งในช่วงปี พ.ศ. 2533 เกิด
วิกฤตพลังงานจึงเป็นช่วงที่เซลล์เชื้อเพลิงต่างๆ ได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก ส่งผลให้เซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์มีการศึกษา
เพิ่มขึ้นด้วย หลักการทำางานของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์เป็นการเปลี่ยนพลังงานเคมีในสารอินทรีย์ให้กลายไปเป็นพลังงาน
ไฟฟ้าโดยมีจุลินทรีย์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา โดยกระบวนการสร้างพลังงานของจุลินทรีย์นั้นจะเริ่มจากการย่อยสลายสารอินทรีย์
ในโมเลกุลของสารอาหาร ซึ่งปฏิกิริยาเอนไซม์ต่างๆ ในกระบวนการสร้างพลังงานของจุลินทรีย์จะปลดปล่อยอิเล็กตรอน
ออกมา ซึ่งอิเล็กตรอนเหล่านี้จะถูกเก็บอยู่ในรูปสารตัวกลาง ได้แก่ NADH ควิโนน ไซโตโครม เป็นต้น เมื่อสารตัวกลาง
เหล่านี้ถูกออกซิไดซ์ อิเล็กตรอนก็จะถูกส่งต่อเป็นทอดๆ ในกระบวนการขนส่งอิเล็กตรอน ระหว่างที่อิเล็กตรอนถูกส่งต่อ
เป็นทอดๆ นั้นก็จะให้พลังงานแก่จุลินทรีย์ โดยในขั้นตอนสุดท้ายอิเล็กตรอนที่ถูกปล่อยออกมาจะถูกส่งต่อให้แก่ตัวรับ
อิเล็กตรอนตัวสุดท้ายต่อไป เช่น ออกซิเจนรับอิเล็กตรอนแล้วรวมกับโปรตอนกลายเป็นน้ำา ซึ่งนอกจากออกซิเจนแล้วยังมี
ตัวรับอิเล็กตรอนตัวสุดท้ายอีกหลายตัว ได้แก่ ไนเตรท ซัลเฟต คาร์บอนไดออกไซด์ เป็นต้น ซึ่งมีหลายงานวิจัยพบว่ามี
แบคทีเรียบางชนิดที่สามารถถ่ายทอดอิเล็กตรอนออกนอกเซลล์ไปยังตัวรับอิเล็กตรอนภายนอกเซลล์ได้ จากหลักการเหล่านี้
เองจึงเป็นแนวคิดให้ใช้ขั้วไฟฟ้าแอโนดมาเป็นตัวรับอิเล็กตรอน(2) เพื่อให้อิเล็กตรอนไหลสู่วงจรไฟฟ้าภายนอกได้กระแสไฟ
รูปแบบของเซลล์เชื้อเพลิงจุลินทรีย์โดยทั่วไปมีลักษณะเป็นช่องคู่ คือ มีช่องแอโนด (Anode) และช่องแคโทด
(Cathode) ช่องแอโนดอยู่ในภาวะไร้ออกซิเจนเพื่อบังคับให้ตัวรับอิเล็กตรอนเป็นขั้วไฟฟ้าแอโนด ขณะที่ช่องแคโทดมีการ
เติมออกซิเจนเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาการรวมตัวกันระหว่างอิเล็กตรอนและโปรตอน(H+
) ซึ่งระหว่าง 2 ช่องนี้ จะมีแผ่นเยื่อ
เลือกผ่านประจุบวกกั้นเพื่อยอมให้โปรตอนเท่านั้นที่สามารถผ่านมายังช่องแคโทดได้