被动式直接甲醇燃料电池(Passive DMFC)是直接利用甲醇水溶液作为燃料，空气中的氧气作为氧化剂的一种质子交换膜燃料电池。由于它环境友好且具有结构简单、理论比能量高、室温启动工作、储存携带方便等优良性能，而且更换燃料方便、能够长时间连续提供电能，在手机、PDA、数码相机和笔记本电脑等低功率便携式电子产品方面具有广阔的应用前景。　　 膜电极集合体(membrane electrode assembly， MEA)是直接甲醇燃料电池的核心部件，它的结构与组成决定了直接甲醇燃料电池的性能，而阴、阳极催化剂又是MEA的关键组分，优化Passive DMFC结构、提高MEA性能以及提高阴、阳极电催化剂的性能，从而改进被动式DMFC系统整体性能，对被动式DMFC的实用化和市场化具有重要意义。　　 本论文围绕被动式直接甲醇燃料电池阴、阳极催化剂及电池工作性能的提高开展了如下四部分研究工作：　　 第一，采用共沉淀方法制备了具有耐甲醇性能的PtCeOx/C阴极催化剂，考察了Ce的加入量对PtCeOx/C耐甲醇性能的影响。结果表明，Ce的最佳添加量为2.5Wt％，CeOx的存在几乎能完全抑制甲醇的氧化，且并不影响PtCeOx/C对阴极氧气还原的电催化活性，其作为被动式直接甲醇燃料电池的阴极催化剂具有潜在的应用价值。　　 第二，首次通过超声辐射和机械搅拌的协同作用，制备了高载量(60wt.％)和高活性的PtRu/C和PtRu/CNTs阳极催化剂。众所周知，催化剂的制备方法直接影响着催化剂的物理化学性质，进而影响其催化活性。使用本方法制备的催化剂PtRu粒子的平均粒径仅有几个纳米(2-4 nm)，并且均匀地分散在碳载体的表面。这些催化剂具有较大的电化学活性比表面积，对甲醇氧化展现出较高的电催化活性。而且该方法过程简单、经济实用，可小规模或者大规模制备催化剂。因此，该方法是一种发展前景广阔的催化剂制备方法。　　 第三，通过对膜电极制备参数的纵向和横向对比并加以优化，提高了电池的性能。MEA的结构与组成直接决定了被动式DMFC的输出功率、能量转化效率及工作寿命等性能。本工作主要通过测试电池的电流，电压极化曲线，分别考察了不同型号的Nafion膜、催化剂种类和载量、碳纸、NH4HCO3作为成孔剂制备的膜电极在不同运行温度、甲醇水溶液浓度条件下对被动式DMFC性能的影响，通过对以上参数的优化，获得了用于Passive DMFC的膜电极制备的工艺条件。制备的Passive DMFC单电池最大功率密度为22 mW/cm2，接近于文献中报道的最大值。　　 第四，设计了几种不同结构的Passive DMFC单电池和电池堆，比较了不锈钢和Ti合金两种阴极板材料和不同构型的阴极板对被动式直接甲醇电池性能的影响。初步优选出适合在Passive DMFC环境下稳定工作的阴极板材和合适的结构。设计、组装了由10节单电池串联组成的平板式电堆，并对平板式电堆的结构进行改进，实现了集流、串联和夹紧的一体化，一定程度上简化了电堆的结构，并成功的用于驱动手机。