1、直接甲醇燃料電池(DMFC)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能量密度高、燃料便于攜帶與儲(chǔ)存等優(yōu)點(diǎn)，在小型可移動(dòng)電源和微型電源方面具有廣闊應(yīng)用前景。DMFC的陰極水管理能力和陽(yáng)極純甲醇燃料的使用對(duì)提高其性能和穩(wěn)定性至關(guān)重要。 本文首先采用不同碳粉作為DMFC膜電極集合體(MEA)陰極微孔層材料，研究和比較了不同MEA的性能及穩(wěn)定性，選出了較適合作陰極微孔層的碳材料。在此基礎(chǔ)上綜合考慮不同碳粉的孔結(jié)構(gòu)，以不同碳粉按一定比例混合作為陰極微孔層，改善了陰

2、極微孔層的孔結(jié)構(gòu)，降低了傳質(zhì)阻抗，增強(qiáng)了陰極微孔層的排水能力，顯著提高了DMFC的性能和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，陰極微孔擴(kuò)散層中Black Pearl 2000(BP)的添加對(duì)電池性能有較大的影響。當(dāng)陰極微孔擴(kuò)散層中的Ketjen Black(KB)和BP碳材料以9:1比例混合時(shí)，在25℃、空氣“自呼吸”條件下直接甲醇燃料電池的最大功率密度可達(dá)到20.8 mW/cm2，而且電池還具有較好的穩(wěn)定性。高的功率密度和好的穩(wěn)定性可歸屬于少量BP的

3、添加改善了陰極微孔擴(kuò)散層的孔結(jié)構(gòu)。另外，在DMFC的微孔層和催化層中加入造孔劑改善了水管理層的孔結(jié)構(gòu)，從而降低了氣體反應(yīng)物的擴(kuò)散傳質(zhì)阻力。 在通過(guò)調(diào)控微孔層解決陰極水管理問(wèn)題的基礎(chǔ)上，本文還針對(duì)基于MEMS技術(shù)制作的微型燃料電池陰極的硅片做了疏水處理，使從MEA內(nèi)部排出的水很難在電池陰極的外圍聚集，從而快速揮發(fā)到空氣中，降低了陰極水淹的可能性。 被動(dòng)式DMFC的陽(yáng)極側(cè)在電池運(yùn)行過(guò)程中要消耗甲醇和水，造成燃料腔內(nèi)甲醇濃度的