随着可移动化电源的研究发展,微型直接甲醇燃料电池(Micro Direct Methanol Fuel Cell,μDMFC)因其能量密度高、工作温度低、燃料来源广泛、清洁环保和适合移动应用等优点逐渐被人们关注。然而目前μDMFC的性能较低,且催化剂成本高。研究发现,不同的催化剂制备方法、不同的催化剂载体以及电极中催化剂和扩散层不同的成分组成都会对电极性能产生很大的性影响。石墨烯是近年来发现的新型碳材料,比常用作载体的碳黑材料有着更优异的导电性和更大的比表面积,因此本文制备了基于石墨烯为催化剂载体的复合电极并通过实验从制备方法、成分组成等方面对其进行了性能研究。本文设计并制作了一种自呼吸式微型直接甲醇燃料电池,结构包括了阴阳极端板、阴阳极极板和膜电极等组件,膜电极又包括阴极电极、Nafion117膜和阳极电极三个部分。整个制作过程包括膜的预处理、阳极电极的制作、膜电极的热压、电池的组装、活化和测试等部分。整个电池尺寸为:30×30×30mm。采用以乙二醇为还原剂的高温多元醇法,制备了不同制备工艺参数的石墨烯复合电极并探讨了制备工艺参数对其性能的影响。本实验中获得的最佳性能的复合电极是在p H为10、加热温度为160℃、加热时间为6h的工艺参数下制得的,最大功率密度可达21.3m W/cm~2。用高温多元醇法以最佳工艺参数制备了分别以碳和石墨烯为催化剂载体的复合电极,在相同成分组成的情况下,以石墨烯为催化剂载体的复合电极性能更高,功率密度提高近30%。本文还采用以硼化氢钠为还原剂的浸渍还原法制备出的石墨烯复合电极,其相对于高温多元醇法下制备的膜电极展现了更好的性能。在该制备方法下还探讨了不同石墨烯复合电极的成分组成对性能的影响。发现催化层中Pt-Ru摩尔比、Pt含量、Nafion含量和扩散层中碳载量和PTFE含量都对复合电极的性能有着较大影响。在Pt-Ru摩尔比为1:1.5、Pt含量为30%、Nafion含量为10%、碳载量为1.5mg/cm~2、PTFE含量为5%的参数下,复合电极展现出最好的性能。