利用清洁的可再生能源成为未来能源发展的必然趋势。除太阳能、风能、水能、潮汐能等能源之外,湿度差势能也是一种极具潜力的新型能源。该能源在地理环境中有着广泛空间上和时间上的分布,且清洁、稳定。因此,为了探索湿度差势能的利用方式,本文提出了基于湿度差的光催化质子交换膜（PEM）电池。然而这一设想在具体实践中面临着诸多困难。在涉及水蒸气分解的反应过程中,电池电路的构建具有一定的难度。光催化剂存在可见光响应差、光生电子-空穴复合率高以及成本高等问题。基于湿度差的光催化质子交换膜电池是全新的、有巨大发展前景的设想,为了探索可行途径及关键材料研发,本论文的主要研究工作归纳如下:（1）根据理论分析,提出了基于湿度差的光催化PEM电池工作原理及实现发电的可行途径,并明确了为实现这一设想需解决的技术障碍;（2）鉴于粉末催化材料比表面积大、吸附性强、制备工艺简便等特点,分别用溶胶凝胶法、熔融反应法、比例混合等方法依次制备了Pt/TiO₂（Pt/Ti摩尔比=1%）、Ir O₂/TiO₂（Ir/Ti摩尔比=2:3）和Ir TiO_x（Ir O₂:TiO₂=2:3）三种粉末光催化剂,测试结果显示Pt/TiO₂具有优异的光解水性能,在线测试中光解水析氢量达到49.73μmol·h^-1,离线测试中在纯水和饱和水蒸气的环境中析氢量分别为3.9μmol和0.18μmol,表明Pt/TiO₂在分解水蒸气方向具有发展的潜力。然而,粉末材料堆积后的疏松结构不利于电极的导电性和透光性,不适用于发电装置的阳极侧催化反应;（3）为了制备具有导电性、吸水性、光电催化等性能的TiO₂,通过阳极氧化法以高纯钛片为基底制备了管径、管长均一,分布均匀的二氧化钛纳米管阵列（TNTA）,煅烧处理后TNTA光电流密度最高可达2.6m A·cm^-2（0.5V外加电压）。进一步地,为了解决阳极侧催化层的透湿性和透光性,以钛网为基底通过阳极氧化法制备了钛网TNTA,实现了催化层与集电层的结合。采用光沉积、电沉积的方法探究了TNTA表面金属Pt的负载,以提高催化剂表面光生电子-空穴对的分离效率,增强材料的光催化性能;（4）依照所提出的发电原理,搭建了电池运行实验装置,包括阳极侧和阴极侧的气体流道、光照系统以及数据采集系统。后续将继续开展膜电极的组装和测试。