微型质子交换膜燃料电池(μPEMFC)因其具有很高的比能量而有望成为未来最重要的便携式电源，但其研发中有很多微型化关键技术尚需解决。本文采用MEMS方法成功制备了自呼吸式μPEMFC，针对硅微机械阳极流场板结构参数对电池性能的影响进行了从理论分析到实验验证的系统研究，获得了优化的结构参数，并得到了较高的电池性能。　　 设计并制作了有效面积为1.44cm2的点状、蛇形和点蛇混合的三种阳极流场，通过理论建模与流体动力学计算相结合的方法对μPEMFC的阳极流场结构系统地进行了模拟分析，得出了点蛇混合的优化结构，实验结果验证了模拟结果的正确性。测定了不同阳极结构的占空比、燃料的耗用率及有效利用率、交流阻抗及功率特性等工作性能，结果表明，点蛇混合型流场内气体压力梯度较大，燃料流动阻力适中，电池的接触电阻小，燃料分布均匀，能有效利用膜电极的活性面积，在100～500mA恒流放电条件下，比点状和蛇形流场平均节省燃料达14.3％和25.1％，电池的峰值功率分别提高14.5％和34.4％。进一步通过增加集流点和集流条个数，优化集流点的排布方式，使阳极板与膜电极的接触面积由20.86％增大为27.34％。通过实验得到了175μm的最优流场深度，在该条件下更充分地发挥了混合流场的优势，使电池的极限电流和峰值功率分别增加到0.677A/cm2和146.5mW/cm2。对电池的寿命进行了研究，经近1000小时的连续工作，电池性能仍保持良好，说明电池的结构设计合理。