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直接甲醇燃料电池（Direct Methanol Fuel Cell，简称DMFC）是直接利用甲醇作为阳极燃料的质子交换膜燃料电池，无需甲醇转化装置，具有系统结构简单、体积能量密度高、燃料补充方便、工作温度低、启动快等优点，特别适用于便携式移动电源、电动汽车等。本工作合成了用于直接甲醇燃料电池甲醇氧化电催化剂，探索性地制备了DMFC膜电极，设计、制备、组装了DMFC单电池系统和三电池电堆，为DMFC的实用化研究迈出第一步。 通过大量的文献查阅，选择以高导电、高比表面积的碳黑为载体的Pt基二元合金负载型催化剂作为甲醇氧化电催化剂。用H2O2还原法合成了Pt—Ru／C，以期替代已商品化的Johnson Matthey同类催化剂；利用Mo元素良好的抗CO中毒的能力，选择KBH4还原法合成了Pt—Mo／C催化剂，通过循环伏安扫描以及电流—电位极化曲线测定，确定Pt—Mo／C催化剂中Pt与Mo的最佳原子比为3:1。通过循环伏安扫描发现，制备催化剂的甲醇氧化电位低于Johnson Matthey催化剂，而氧化活性与之相当，达稳定氧化电流后经过多次扫描不产生震荡。 通过对催化剂进行XRD、XPS以及TPD表征，发现，Pt-Ru／C催化剂中Pt和Ru均以氧化物形式存在，并且Pt与Ru之间还存在相互作用；Pt-Mo／C催化剂中Pt主要以零价态形式存在，而Mo则以氧化物形式出现。以甲醇、CO和CO2为吸附质的TPD结果表明，制备催化剂具有适宜的吸附强度，导致其具有较好的甲醇氧化活性和稳定性。 摸索了直接甲醇燃料电池膜电极的制备工艺，设计、组装了单电池系统来考察阳极电极制备工艺，提出优化的工艺方法和工艺参数：30％PTFE憎水化处理碳纸；扩散层的制备采用刷涂法，其中PTFE最佳含量为5wt％；催化剂选用20wt％Pt—Ru／C，催化剂层中催化剂优化含量为0.6mgPt／cm2，Teflon—C、Nafion的最佳用量分别为0.3mg／cm2、0.5mg／cm2。 优化了单电池的操作参数。单电池性能随着工作温度上升而提高，选择80℃为考察温度；单电池膜电极有效面积为9cm2，甲醇水溶液最佳浓度为2.5M，甲醇水溶液最佳流量为0.6ml／min；随着氧气压力的升高，单电池的性能明显增强，阴极尾气排放量对电池性能影响不大。单电池输出电压为