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二氧化碳在大气中不断积累并在温室效应中扮演着重要角色。将部分二氧化碳进行固定和转化，用以生产化学品是十分有吸引力的研究方向。因为它可以在减少二氧化碳排放的同时得到有附加值的产品。近年来，利用生物电化学系统还原二氧化碳以生产含碳化合物及能源物质受到了科学工作者的极大关注。 本研究构建了具有电活性生物阴极的生物电化学系统，混合菌群通过电极上直接传递以及在电极电子转化为氢气后两种方式获得电子同时产生甲烷和乙酸。功能微生物的代谢途径和代谢产物高度依赖于阴极极化电势。在极化电势在-850mV到-950 mV(vs.Ag/AgCl)时，仅有甲烷和氢气生成。而在极化电势低于-950 mV时，甲烷、氢气和乙酸同步生成。本研究采用了较大的阴极面积（49 cm-2）而得到了相对较高的产物生成速率，在设定阴极电势为-1150 mV时，甲烷生成率可达129.32 mL d-1;而乙酸生成率可达94.73 mg d-1。实验过程中，总库伦效率可达97％。生物阴极群落构成包括了醋酸杆菌属(Acetobacterium)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)和甲烷微菌属(Methanocorpusculum)等功能微生物。该研究表明基于混合菌构建的生物阴极可以将二氧化碳还原为多种有机物，并且其中微生物的电子获得方式也存在多样性。本研究所提供的结果可为进一步开发二氧化碳生物电化学还原技术做铺垫，对同类研究具有借鉴作用。同时，本研究揭示了基于混合菌的生物电化学系统用于还原二氧化碳时，产甲烷菌和产乙酸菌竞争性利用电子（氢气）和二氧化碳的复杂现象。因此，对二氧化碳生物电化学还原过程的调控提出了更高的要求。 微生物燃料电池(MFCs)可以串联到一起为微生物电解池(MEC)提供能源并驱动其阴极反应。用硫化物和有机物同时做为电子供体时，在MFCs-MEC偶联系统中实现了硫化物的去除、二氧化碳还原和甲烷的生成。通过在三个阳极室处理硫化物模拟废水，去除率分别为62.5％，60.4％和57.4％。甲烷平均生成速率为0.354 ml h-1 L-1，法拉递效率为51％。MEC阴极菌群主要是甲烷杆菌Methanobacterium palustre，甲烷短杆菌Methanobrevibacter arboriphilus和甲烷微菌Methanocorpusculum parvum。通过这一装置可以实现在偶联系统的多个阳极室处理废水，并在MEC阴极室生产有附加值的产品。该研究可为处理硫化物废水及二氧化碳固定提供一条有效的技术路线。