二甲醚(DME)作为燃料电池燃料具有低毒性、高能量密度、低渗透、容易储存和运输等优点。因此,以DME为燃料的直接二甲醚燃料电池(DDFC)近年引起研究者们的广泛关注。目前,对于DDFC单体电池的放电性能和稳定性研究较少。本研究旨在研制具有高输出性能和长时间放电稳定的直接二甲醚燃料电池。　　研究了阳极扩散层组成对直接二甲醚燃料电池性能的影响,包括扩散层基底中聚四氟乙烯(PTFE)含量、微孔层的PTFE含量、扩散层的碳粉载量。研究结果表明,微孔层 PTFE含量会对微孔层表面形貌产生影响。随着 PTFE含量的增加微孔层中微裂纹数目增多。微裂纹的产生有利于阳极传质。基底和微孔层中最佳的PTFE含量分别为18 mass％和40 mass%。随着碳粉载量的增加扩散层中传质路径变长,电池性能下降。阳极扩散层组成为基底18 mass%PTFE和无微孔层时得到的膜电极(MEA)的性能最好,为76.6 mW cm-2。　　采用介孔碳制备DDFC阳极微孔层,目的是改善DDFC阳极传质,提高电池性能。介孔碳制备的阳极微孔层与XC-72碳制备的阳极微孔层的主要差别在于BET比表面、孔体积以及孔径分布的不同。介孔碳阳极微孔层与XC-72碳阳极微孔层相比具有更多的传质通道。介孔碳阳极微孔层中亲水的小孔和憎水的中孔可以同时满足气体和液体传输。XC-72微孔层中主要为憎水大孔,仅适合气体传质。介孔碳阳极微孔层制备的 MEA在60 oC条件下的最大功率密度为32 mW cm2,比XC-72碳阳极微孔层制备的MEA性能提高了20%。电化学测试结果表明,介孔碳阳极微孔层阳极传质性能优于XC-72碳阳极微孔层,这也是电池性能提高的原因。　　设计了 DME气体与溶液同时供料的阳极流场以及与其相配合的梯度憎水的阳极扩散层,解决了液相进料饱和 DME溶液的浓度限制问题,增加了参加反应的阳极DME量。另外,双通道进料方式由于DME气体需要穿过MEA扩散层才能排出电池外,在阳极扩散层内形成强制对流,有利于阳极传质。　　在MEA阴阳极Pt载量之和一定的条件下,考察不同的阴阳极催化剂载量对DDFC放电性能的影响。发现当阳极催化剂载量较高时电池性能较好。在阳极催化层中添加造孔剂(NH4)2CO3,可以有效地改善催化层微观结构,拓展反应物/催化剂/电解质三相界面,较高的孔隙率有利于阳极催化层中物质传递,提高阳极性能。在Pt/C阳极催化层中加入少量Pt-Ru/C,综合发挥Pt/C对DME优异的催化活性以及Pt-Ru/C较强的去除毒性中间体毒化的能力,提高阳极性能。在Pt/C阳极催化层中加入少量Pt-Ru/C后的MEA与普通MEA相比放电性能提高了近15%。研究发现Pt/SnO2/C较Pt/C对DME有着更好的催化活性。　　对DDFC在恒电流30 mA cm?2,60 oC条件下进行70.5 h的长时间放电测试。长时间放电后电池性能发生衰减。通过 EIS测试发现电池阳极性能的衰减较阴极严重,电池内阻未发生明显升高。寿命测试前后阳极和阴极的电化学表面积的降低主要是由于 Pt颗粒的长大造成的。DME及其氧化中间产物对阳极Pt催化剂的毒化是阳极性能下降的另一重要原因。毒化作用对阴极的影响较阳极小。EDAX测试结果表明,阳极Pt并没有发生溶解,不会造成阳极性能下降。