被动式直接甲醇燃料电池(Passive Direct Methanol Fuel Cell，Passive DMFC)是最有希望实现商业化的便携式电源之一，不过目前其核心部件-膜电极集合体内部的传质速率和能量密度还不令人满意。本论文将针对被动式直接甲醇燃料电池的膜电极集合体(MEA)的内部结构和传质性质进行研究，并对制备方法进行了优化。主要研究进展如下：　　 1.系统研究了不同浓度的甲醇溶液对被动式DMFC能量转化率和法拉第效率等重要参数的影响，发现采用4 mol/L甲醇溶液能实现最优化的燃料供应。并依据膜电极内部的甲醇传质理论对恒电流放电过程中电池的性能进行计算，得到与实验结果较吻合的电池拟合放电曲线，有力的验证了结论。　　 2.对构成膜电极的支撑层、微孔层和催化层的厚度、浸润性及孔隙度等性质进行考察，并分析了各层结构和性质对阴阳两极反应物和产物传输阻力的影响，发现电极各层气液传质的速率与各电极材料的载量密切相关。提出了一种由两种密度不同的炭黑组成的双层复合微孔层结构。这种新型结构与传统的单层微孔层相比对阴极水管理具有更好的促进作用，因而可以提高电池性能。首次尝试将蔗糖和淀粉作为阳极扩散层添加剂，对这两种物质热处理过程前后物质的表观形态和甲醇扩散特性进行观测，发现这类新型添加剂在甲醇传质方面具有优势。　　 3.通过有序调控膜电极各层尤其是支撑层表面亲疏水添加剂的含量，形成了电极内部水扩散阻力的梯度差，并由此研制成一种能够将阴极生成水向阳极返流的自返水膜电极。这种返水膜电极对纯甲醇供料的被动式直接甲醇燃料电池内部的水管理十分有利，可以有效解决阳极缺水的问题，显著提升了电池的工作时间及能量密度。研究表明高疏水的阴极支撑层(聚四氟乙烯含量为40%)有助于实现最佳的返水效果。