随着科技的迅猛发展,越来越多的小型便携式电子设备涌入市场,走入千家万户。在这种发展形势下,燃料电池作为一种具有高能量密度、高能量转换效率、低污染、可再生等优点的新能源,成为了传统电源代替方案之一。与主动式相比,被动式直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)结构紧凑而简单、造价更低,能量利用率更高,因此更适合应用于便携式设备和小型耗电系统。但由于缺少增补燃料,长时间工作的被动式DMFC的输出性能势必会发生下降。若为了提升能量密度而在阳极使用高浓度的甲醇溶液,则会导致严重的甲醇渗透问题。因此,设计一种新型的燃料供给装置来维持被动式DMFC长时间工作的稳定性对于燃料电池技术的发展有重要意义。本课题针对被动式DMFC进行研究,以改善电池受阳极燃料限制不能长时间提供稳定功率输出的问题。课题中首先分析了电化学反应过程中影响DMFC输出电压的几点因素,通过公式推导出电池工作过程中甲醇总消耗量与工作电流密度间的关系。接着课题中使用有限元分析软件对热驱燃料供给装置结构进行仿真分析,通过热分布和速度场仿真结果论证了毛细芯与栅形加热沟槽层状堆叠的平板型热驱燃料供给装置结构的合理性。课题中制作了有效面积为1cm~2的被动式DMFC,包括膜电极的制作和集电极、端板的加工和装配。根据仿真结果设计了一种平板型热驱燃料供给装置,该装置在使用中甲醇液体由上方注入,使毛细芯处于浸润的状态。热驱燃料供给装置利用底部的热源能量促使甲醇发生相变,产生的甲醇蒸汽直接从毛细芯下方溢出,实现持续不断的甲醇蒸汽供给。课题中搭建了一种热驱被动式DMFC系统,针对热驱燃料供给装置的工作温度、电池工作电流密度对系统的影响进行测试和分析,通过对系统进行长时间恒定电流放电测试评估其在不同工作条件下的输出稳定性。发现在一定范围内,当热驱燃料供给装置工作温度越高,电池工作电流密度越低时,系统输出越稳定,工作时间越长。本课题设计的热驱被动式DMFC系统可以很大程度上缓解由于阳极燃料消耗导致的电池性能下降的问题,实现了设计目的。