自第一次工业革命以来,能源的重要作用日益突出。随着科学技术的不断发展,传统化石能源的储量已经不再充足,新能源的出现也具有其历史的必然性。燃料电池是新能源中研究最为深入和广泛的,其中,微型直接甲醇燃料电池(DMFC)以其工作温度低、环境友好、寿命长、比能量高等优良特性,使燃料电池成为了新能源中的佼佼者。然而,由于微型DMFC阴极的铂碳催化剂存在的成本高、耐甲醇性能低、易与甲醇反应产生一氧化碳中毒现象等缺点,严重地制约了DMFC的市场化。本论文针对于DMFC商用的阴极催化剂存在的诸多问题进行研究,提出了以非贵金属催化剂(Fe-N-C催化剂)构建微型DMFC的阴极催化层的观点,并对于其存在的水淹问题进行了水管理研究,取得了一定的研究成果。本文首先提出了基于聚苯胺的Fe-N-C催化剂的合成与制备工艺,得到了具有较高氧还原活性的催化剂。然后,通过氨气刻蚀的方法改进了Fe-N-C催化剂的孔结构,并成功地应用于微型DMFC之中,取得了较高的输出特性。以物理与化学的表征手段,对氨气刻蚀前后的催化剂进行了表征,得到了具有说服力的实验结论。最后,通过引入疏水性材料与甲醇蒸气供给等方法,对微型DMFC的阴极催化层进行了水管理研究,得到了性能更高的燃料电池。本论文研究的微型DMFC阴极催化剂性能优良,氨气刻蚀法对微型DMFC性能的提高效果明显,表征方法与实验结论相互印证,通过水管理研究改进的DMFC性能得到了提升。