انتخاب ماده و طراحی کاتد مهمترین مرحله در تکنولوژی پیل های سوختی میکروبی (mfc) می باشد. عمدتا به دلایل اقتصادی و عملیاتی سعی بر این است که از اکسیژن محیطی در شرایط عادی به عنوان ماده اکسنده در ناحیه کاتدی استفاده شود. در فاز اول این پروژه اثرات افزودنی های مختلف و اصلاحات سطح کاتد به منظور افزایش سرعت احیا با استفاده از تثبیت نانو ذرات فلزات نجیب در نانولوله های دی اکسید تیتانیوم مورد بررسی قرار گرفت. در فاز دوم این پروژه اثر کاتالیستی مواد مختلف برای احیای اکسیژن محیط با سرعت معقول و برای افزایش تولید توان با استفاده از کمپلکس های آهن و کبالت (ii) به عنوان ناقلین اکسیژن مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت با استفاده از روش های الکتروشیمیایی پیشرفته مانند طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis) مطالعات بر روی واکنش های انتقال بار در سطح کاتد، مکانیزم واکنشهای الکتروشیمیایی، تعیین مقاومت درونی سلول و... مورد بررسی قرار گرفت.