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该论文主要研究直接甲醇燃料电池(DMFC)的关键材料及其核心技术.首次提出了一种多层复合电极结构,即在常规电极和膜之间高温热压一层亲水催化薄层,使Nation树脂含量在电极和膜之间呈现梯度分布.与单层常规电极相比,这种多层结构大大改善膜与电极的剥离问题,电池性能和长期运转稳定性获得了提高.在高比表面碳载体Black Pearl(比表面1500m<'2>/g)上采用改进的乙二醇方法制备了高分散的PtRu/C阳极催化剂,300h寿命实验结果表明这种高比表面的碳载体能够明显降低催化剂粒子的聚集.使用高担载量催化剂和薄层转压法制备的膜电极集合体(MEA)在90℃条件下,氧气和空气的最高功率密度分别为230mW/cm<'2>和170mW/cm<'2>,达到国际上公开报道的最高水平.该论文首次采用不锈钢烧结纤维毡作为MEA的阳极支撑层用于空气自呼吸式DMFC单池,它的亲水表面以及高导电性使室温下单池最高功率密度达到24mW/cm<'2>.在工程技术方面,该论文探索了两种不同结构的电池组:单极板结构和常规双极板结构.采用印刷线路板技术成功地研制出含有2节、6节与12节单池的单极板结构空气自呼吸式DMFC电池组,并应用于风扇、PDA和玩具车以及手机电源演示系统.在双极板结构电池组中设计3通道蛇形流场,组装了含有9节单池的10瓦级电池组,结果表明电池组平均性能与单电池性能基本一致.这说明电池组结构、流场结构、密封结构等合理可行.在此基础上提出了一种新型电池组结构:空气侧面进料电池组.最后将这种电池组、甲醇储罐、泵、风扇以及电子部分集成为DMFC系统.它能够在室温下实现自启动,对外净输出功率为10W.