直接乙醇燃料电池(Direct Ethanol Fuel Cell,DEFC)是直接利用乙醇溶液作为燃料,氧或空气作为氧化剂的一种燃料电池。DEFC具有清洁高效、比能量高、结构简单、燃料补充方便等特点,而且乙醇能够通过农作物发酵大量产生,也可以通过生物质来进行制备。因此,开展DEFC的研究对解决能源短缺和环境保护具有重要意义,在小型独立电源、国防通讯、单兵作战武器电源以及移动电话、摄像机和笔记本电脑电源等领域具有广阔的应用前景。　　 目前DEFC的研究还处于起步阶段,且电极在结构上多采用平板型设计,对管状电极结构的研究较少。异形DEFC取消了双极板结构,不仅降低了成本,减轻了体积和重量,有其独特的优点。本文以中间相碳微球(MCMB)和石墨为原料,采用凝胶注模成型工艺制备了不同石墨掺杂比例的异形DEFC管状阴极支撑体,选择涂覆工艺制备电极层,最后将Nafion膜热压包裹在阴极外部,制备了一种异形DEFC管状阴极。　　 基于热应力学有限元理论,结合管状阴极的结构特点和工作条件,利用ANSYS软件对管状阴极进行热应力分析,通过研究发现,在热力耦合影响下,电极整体结构稳定性比较理想,支撑体厚度的最佳值为1000μm～1500μm,工作温度的升高不利于阴极的结构稳定性;另外,基于弹性理论和接触理论,利用ANSYS进行管状阴极接触电阻数值模拟,分析了管状阴极组装压力、接触压力和接触电阻之间的关系,得出组装压力的大小在1MPa～2MPa之间比较合理。　　 通过管状阴极的试验研究,并结合数值模拟结果进行分析讨论,发现石墨含量为40%的管状阴极支撑体收缩率较小,孔隙率达到0.5以上,电阻较小,强度能符合电池的使用要求,用石墨含量为40%的阴极支撑体制备管状阴极,管状阴极的电性能也较好;另外,结合管状阴极电阻特性分析,验证了质子交换膜的电阻和接触电阻为电池内阻的主要来源。为异形DEFC管状阴极的材料选择和电阻研究奠定了基础。