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该文工作的主要目的是通过研究极板构造及流床几何参数与电池性能间的关系,为质子交换膜直接甲醇燃料电池的极板与流床的设计及优化提供基础数据,从而促进电池性能的提高.该文的主要工作及取得的主要成果如下:1.建立了直接甲醇燃料电池二维全电池模型并得到了其分析解.该模型不但考虑了阴、阳两极的电化学过程,还考虑了反应物在扩散层中的传质、甲醇串流、流道中的流动及反应物在其中的浓度变化等现象.该分析解可以用来预测燃料电池的电压与电流密度特性曲线.分析解的理论结果与实验数据间的吻合较好.利用该文分析解进行的理论研究发现,阳极流道沿程的甲醇浓度的下降规律非常接近线性变化,阳极催化层中的甲醇浓度也有类似的变化规律.如果能促进反应物由流道向催化层传递,就可以改善电池的性能,这与该文由实验结果所得出的结论相一致.2.建立了直接甲醇燃料电池实验系统,该系统可以对温度、压力、反应物的流量以及电池负载等参数进行测量和控制,对直接甲醇燃料电池的性能进行测量.设计了实验用的金属极板直接甲醇燃料电池.3.针对直接甲醇燃料电池性能与电池极板平行流道的几何参数间的关系,在不同工况下系统研究了阳极流道及阴极流道的深度、宽度、脊宽的变化对直接甲醇燃料电池性能的影响.4.对交错流道的几何参数对液态进料直接甲醇燃料电池性能的影响规律开展了研究.实验结果显示,阳极、阴极交错流道的深度对电池性能的影响均较小,而交错流道的宽度、脊宽对电池电压、功率的影响更为显著.5.设计加工了一种新型的交错流道流床.这种交错流道流床的进口流道宽度大于出口流道宽度,更有利于进一步强化燃料电池内部的传质过程,尤其是将其用于直接甲醇燃料电池阴极侧时,在不同的运行工况下,采用新型交错流道的燃料电池都表现出比采用传统交错流道时更好的性能.6.对点状流床中"点"的长宽比对直接甲醇燃料电池性能的影响规律进行了实验研究.设计加工了"点"的长宽比大于1的点状流床,类似的设计尚未见到公开报道.实验表明,采用该种点状流床时直接甲醇燃料电池的性能要好于使用长宽比等于1的传统设计时的.7.针对液态进料的直接甲醇燃料电池,得到了阳极流床和阴极流床的类型及设计参数的优化方案.8.提出了一种新的针对液态进料的直接甲醇燃料电池的阴、阳极流床配合方案.该方案在阳极侧使用平行流道,在阴极侧采用作者设计的新型交错流道.实验结果表明,与传统方案相比,新的阴、阳极流床配合方案能明显提高液态进料质子交换膜直接甲醇燃料电池的性能.