直接甲醇燃料电池(DMFC)具有燃料便宜、理论比能量高、易于储存和携带,近乎零污染排放等优点,是小型便携式电源的理想动力源之一。目前DMFC电极所使用的催化剂仍然以Pt基催化剂为主。由于Pt基催化剂价格昂贵,提高Pt的利用率、降低其使用量显得至关重要。磁控溅射技术能够提高Pt的利用率、降低Pt负载量,且是制备微型DMFC的一个重要手段。本文用磁控溅射法制备DMFC电极,通过研究阐明了磁控溅射法制备电极的物理条件与催化性能的关系,有效的降低了Pt的用量、提高了Pt的利用率,并将其成功的用于DMFC单电池中。　　 采用磁控溅射法制备DMFC阴极。Pt被成功的溅射在气体扩散层(GDLs)上。X射线晶体衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)观测显示Pt薄膜中的Pt以面心立方结构、Pt(0)态和纳米粒子或者纳米团簇的形式存在。循环伏安测试显示磁控溅射制备的电极具有Pt金属的典型性质。提出了磁控溅射参数对阴极的性能有很大影响,即溅射气压主要影响溅射的Pt纳米粒子粒径大小,而溅射的功率主要影响溅射的Pt纳米粒子的分布。在气压为5.3Pa,放电功率为110 W条件下制备的阴极具有最佳的电性能和最大Pt的利用率。揭示了磁控溅射法制备的阴极与传统化学方法制备的阴极的不同负载量效应,存在一个最佳的Pt负载量(0.1 mg cm-2)。磁控溅射法制备的阴极的Pt的利用率高于商用催化剂制备的阴极,最大达到了商用催化剂制备的阴极的5倍左右。且直观地阐明了溅射法制备的电极的Pt的利用率高于商用催化剂制备的电极的原因。　　 采用磁控溅射法制备DMFC阳极。Pt和Ru通过共溅射的方式被成功的溅射在GDLs上。XRD和XPS测试证明了阳极中的Pt和Ru以合金的形式存在。DMFC单电池测试显示共溅射Pt和Ru制备的阳极的电性能优于只溅射Pt制备的阳极,有效的提高了阳极催化剂的抗CO中毒能力。对溅射法制备的PtRu阳极中Pt和Ru的比例以及负载量对阳极电性能的影响提出了一种新的合理解释。合金催化剂负载量为0.1 mg cm-2的阳极中Pt0.43Ru0.57具有最佳的电性能,确定了Pt和Ru的最佳原子比例为43:57。　　 采用磁控溅射方法制备两种DMFC膜电极(MEAs)。直接将Pt溅射在Nation(R)212膜上,再与GDLs组成MEAs的路线不可行。将Pt或者PtRu溅射在GDLs上,然后与Nafion(R)212膜组成MEAs的路线可行。实验中发现了甲醇浓度和单电池操作温度对单电池性能存在不同的影响,即其性能并不随着甲醇进料浓度的升高而提高但随着温度的升高而提高。通过对阳极浓差极化和甲醇渗透等因为的分析提出了一种较为合理的解释。单电池操作的最佳甲醇进料浓度为3M,最佳温度为80℃。