直燃料电池是一种高效、环境友好的发电方式。其中，直接甲醇燃料电池(DirectMethanolFuelCell，DMFCs)更以燃料甲醇来源丰富，价格低廉，储存、携带方便而成为近年的研究热点。尽管DMFC的优势明显，但其发展却比其它类型燃料电池(如PEMFC)缓慢，主要原因是目前DMFC的功率密度低，另外制作成本太高是阻碍其商业化进程的关键因素。提高电流密度，降低成本，必须改善膜电极集合体(MembraneElectrodeAssembly,MEA)的物质组成与化学环境，提高催化剂的利用率，使膜电极集合体具备良好的电子传输、质子传输、物料供给和产物排出的连续通道。MEA是直接甲醇燃料电池的核心部分，它的结构与组成决定了直接甲醇燃料电池的性能。针对此核心问题，本论文进行了相关的研究，所得结论如下： 1.采用高温喷涂技术来制备MEA，使得催化剂层与膜直接接触，且高温保证了催化剂层与膜结合牢固，同时催化剂层的催化剂分布比较均匀。与传统的MEA制备方法相比催化层得到了优化，减少了物料传输的距离，减少了电池的内阻从而提高电池的性能。 2.不同的方法配制催化剂浆液对电池的性能影响很大。当采用胶体法时，催化剂层中的贵金属分布比较均匀，并且形成了良好的质子传输网络。对于阴极，当采用胶体法时，氧气的增益明显小于溶液法。 3.研究了MEA扩散层的结构与组成对电池性能的影响。发现当支持层采用碳布时要好于碳纸。扩散层中的平整层中的PTFE含量对电池的性能也有着一定的影响。阳极平整层中的PTFE的最佳含量为10﹪，而阴极平整层中的PTFE最佳含量为20﹪。 4.当MEA的平整层采用导电氧化物RuO2，有利于电池性能的提高，热处理后的RuO2更有利于电池性能的提高。 5.分别研究了阳极和阴极催化剂层中的Nafion的含量对电池的性能影响。发现对于阴极和阳极都存在一个最佳的Nafion的含量。阳极为20﹪。而阴极在小电流密度时，Nafion含量为10﹪与20﹪时，电池的性能相差不大，而在高电流密度区域，当Nafion含量为30﹪时，电池性能最佳。 6.当电极中添加杂多酸磷钼酸，具有复合催化剂电极对甲醇和氧气的催化活性都有明显的促进作用。并且有利于阴极贵金属铂载量的降低。 7.催化剂是催化剂层中的重要组成部分。但是纳米级的催化剂颗粒很容易聚集。在制备催化剂时引入稳定剂来分散载体活性炭从而获得分散均匀的纳米催化剂。首次对不同类型的表面活性剂对活性碳的分散效果和其结构进行了构效关系研究(StructureandActivityRelationshipAnalysis，SAR)。发现非离子表面活性剂因为其HLB值与活性炭相近而有利于活性炭的分散。另外表面活性剂的分子结构对其稳定性能也有影响：疏水基团中含有C=C双键的分子要好于含有饱和键的分子；另外表面活性剂分子的“位阻效应”也有利于对活性炭的分散。