环境污染和能源短缺已经成为人类面临的难题。开发绿色可再生新能源是替代化石燃料、保护自然环境、解决能源短缺、实现可持续发展的必经之路。以电能细胞为主导的微生物电催化系统，作为一种新型的绿色新能源生产方式正崭露头角。

       微生物电催化过程通过电能细胞与外界环境进行双向电子传递与能量交换，实现环境、能源领域的“变废为宝”应用，如促使有机废弃物降解和电能回收的微生物燃料电池；可以用于实现石油化工、酿造业及食品加工业废水制氢的微生物电解池工艺；还可用于还原温室气体二氧化碳，合成高附加值精细化学品等的微生物电合成系统等。其在能源、环境、化工、军事等领域具有广泛应用前景。电能细胞的胞外双向电子传递效率低下，目前仍然是限制电能细胞“变废为宝”产业化应用的主要核心瓶颈。宋浩团队利用合成生物学，实现对电能细胞的电生理与代谢工程改造，提高了电能细胞的胞外双向电子传递效率，为电能细胞产业化应用研发出一套实用性技术方法。

　　随着对电能细胞胞外电子传递机制理解的不断加深，以及电能细胞在产电、产氢、减少碳排放和化学品生物电合成等领域的不断应用，电能细胞的研究逐渐成为合成生物学研究的热门方向之一。然而限制电能细胞产业化应用的科学问题及技术瓶颈依然不少。目前，电能细胞较低的电子传递效率和电催化活性仍然难以满足工业需求；人类对很多电能细胞在产电和电合成过程中，胞外电子传递和摄取