自驱动马达能够自发地将物理能或化学能转化成机械能,并完成货物传送,环境治理,动态自组装等任务。其中,基于法拉第定律的迷你发电机是自驱动马达在能量转换领域的重要应用,引起了广泛关注。然而,目前报道的自驱动迷你发电机通常消耗高品位能量却产生微量电能。因此,为解决迷你发电机能量转换效率低、输出功率难以应用的问题,本论文提出将迷你发电机与现有的发酵生产线相结合,在不消耗有用能源的情况下大幅提高能量转换效率,同时将产生的电能应用于发酵工艺。有望推动迷你发电机的发展,并为微型电子器件供电提供新思路。主要工作如下:1.建立了化学能源驱动的迷你发电机模型。在镁-盐酸体系中,为解决曲率力对运动的干扰,利用超疏水表面对气体的传递性,实现了迷你发电机的垂直往复运动。通过优化表面浸润性质和能量转换装置,将能量转换效率提高了三个数量级。2.提出了将迷你发电机与暗发酵制氢工艺相结合的策略。充分利用发酵生产线中的废弃能量作为输入能,在保证发酵工艺产能不受影响的情况下,能够额外产生0.47 J/g葡萄糖的电能,并将能量转换效率提高到40%。3.开发了迷你发电机在微电子器件供电方面的应用。利用超疏水放气阀解决了气体释放不规律的问题,实现了迷你发电机的规律运动和持续电能输出,且运动时间超过20000 s。通过调节实验参数,将输出电压提高到2.4V,能够点亮十几个LED灯。同时充分利用迷你发电机与现有发酵工艺结合的特点,将所产生的电能用于发酵生产中的气体流量监测,实现了废弃能量的利用和转化。