被动式直接甲醇燃料电池(DMFC)由于其小的尺寸和重量、低的工作温度、高的能量密度，并且燃料易储存等特点，在便携式电源中有着很好的应用前景。然而，贵金属载量较高带来的高成本和常用的质子交换膜Nafion膜的阻醇性能差导致的甲醇渗透成为DMFC发展的两大瓶颈。目前的研究主要集中在开发新型的低成本质子交换膜，研发高活性的催化剂以及构筑纳米结构的膜电极降低催化剂载量。本论文制备了不同交联度的离子-共价交联质子交换膜(C-SPEEK-x)，并通过对膜电极集合体(MEA)制备工艺的优化，得到了超过Nafion115膜的单电池性能。另一方面，通过ZnO纳米阵列构筑有序化纳米膜电极，来提高催化剂的利用率，从而降低贵金属催化剂载量。　　论文首先将聚醚醚酮(PEEK)磺化得到磺化聚醚醚酮(SPEEK)，然后在SPEEK侧链上引入叔胺基团，合成了离子交联的TA-SPEEK质子交换膜。并通过调节交联剂二溴对二甲苯的量，合成了一系列不同交联度的C-SPEEK-x膜。由于离子-共价交联的相互作用，C-SPEEK-x膜显示出更好的甲醇选择性(3.88×105S s cm-3)。在此基础上，通过对MEA热压工艺的研究，优化出了高性能的质子交换膜(C-SPEEK-25)，其最大功率密度达到了35.2mW cm-2，高于Nafion115膜，并且由于有更低的甲醇渗透率和更好的选择性，通过恒压放电，法拉第电池效率和能量转换效率都高于Nafion膜。由于有着优良的氧化稳定性，在超过600h的长时间的恒流放电过程中，膜的性能衰减不明显，证明该膜有潜在的应用价值。　　另外通过ZnO纳米阵列模板和取代的方法，构筑了有序化结构纳米膜电极，当阴极双催化层Pt载量为0.24mg cm-2时，电池的最大功率密度为19.5mW cm-2，稍低于商业化Pt/C催化剂1mg cm-2时的电池性能，性能的提升可归功于有序化增加了催化剂的利用率和催化层内的物质传递。将有序化用于阳极催化层时，最大功率密度为12.2mW cm-2，性能还有待于优化。