直接甲醇燃料電池（Direct Methanol Fuel Cell，DMFC）屬于質子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell，PEMFC）中的類，直接使用甲醇水溶液或蒸汽甲醇為燃料供給來源，而不需通過甲醇、汽油及天然氣的重整制氫以供發電。相較于質子交換膜燃料電池（PEMFC） ，直接甲醇燃料電池 （DMFC） 具備低溫快速啟動、燃料潔凈環保以及電池結構簡單等特性。這使得直接甲醇燃料電池 （DMFC）可能成為未來便攜式電子產品應用的主流。

　　直接甲醇燃料電池的工作原理

　　直接甲醇燃料電池是質子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化碳，質子（氫核或氫離子）和電子，如同標準的質子交換膜燃料電池一樣，質子透過質子交換膜遷移往并在陰極與氧反應，而電子則通過外電路的負載到達陽極，并做功。

　　堿性條件

　　在負極： 2 CH3OH + 16 （OH-） - 12 （e–） → 2（CO32-）+ 12 （H2O）

　　在正極： 3 O2+ 12 （e–） + 6 （H2O） → 12 （OH- ）

　　總反應式：2 CH3OH + 3O2+ 4（OH-）= 2 （CO32-）+ 6 H2O

　　酸性條件

　　在負極：2 （CH3OH） - 12 （e–） + 2 H2O → 12 H+ + 2 CO2

　　在正極：3 O2 + 12 （e-） + 12 H+ → 6 H2O

　　總反應式： 2 CH3OH + 3 O2 = 4 H2O + 2 CO2

　　這種電池的期望工作溫度為120攝氏度以下，比標準的質子交換膜燃料電池的運行操作溫度略高，其效率大約是40%左右。

　　直接甲醇燃料電池是質子交換膜燃料電池的一種變種，它直接使用甲醇而勿需預先重整。甲醇在陽極轉換成二氧化碳和氫離子，如同標準的質子交換膜燃料電池一樣，氫然后再與氧反應。

　　直接甲醇燃料電池的優缺點

　　優點

　　直接甲醇燃料電池具有能量轉化效率高，可靠性強，質能比高，清潔，易啟動，無噪音，低輻射，隱蔽性強，模塊化結構，靈活方便，可水、電、熱聯供等優點。

　　缺點

　　缺點是當甲醇低溫轉換為氫和二氧化碳時要比常規的質子交換膜燃料電池需要更多的白金催化劑。不過，這種增加的成本可以方便地使用液體燃料，無需進行重整便能工作而相形見絀。直接甲醇燃料電池使用的技術仍處于其發展的早期，但已成功地顯示出可以用作移動電話和膝上型電腦的電源，將來還具有為指定的終端用戶使用的潛力。

　　直接甲醇燃料電池影響性能的因素

　　1、陽極催化甲醇的電催化劑，一般來說陽極催化起始在0.4V左右，商業化使用的是PtRu/C催化劑，約存在0.2~0.4V的過電位，特別是在高電流情況下，過電位更高。

　　2、陰極氧還原催化劑，使用的Pt/C催化劑，起始電位約在0.9V左右，存在0.3~0.6V過電位。催化活性還有很大程度的提高。

　　3、膜是質子交換膜，其質子交換能力也會影響效率，此外，甲醇的透過性也會影響催化，（甲醇透過膜到陰極后，會產生混合電勢影響效率）。

　　直接甲醇燃料電池的國內研究現狀

　　我國在直接甲醇燃料電池研究方面起步較晚。中國科學院大連化學物理研究所推出了應用于小型風扇、ＰＤＡ、玩具車以及手機用直接甲醇燃料電池實驗演示原型。該所還采用物理氣相沉積法在硅片表面沉積金屬復合層作為集流體，有效降低了ＭＥＭＳ微型燃料電池的內阻。清華大學微電子研究所對以多孔硅為基礎的ＭＥＭＳ微型燃料電池進行了深入研究。中國科學院上海微系統與信息技術研究所對微型燃料電池的電池結構、封裝、系統集成等方面的研究也取得了較好的進展。

　　直接甲醇燃料電池面臨的問題

　　直接甲醇燃料電池雖然最有可能補充和替代目前廣泛使用的蓄電池，但是也存在著許多問題：

　　1）技術上，催化劑的低活性和甲醇的滲透2個關鍵技術問題阻礙著微型直接甲醇燃料電池的發展和應用，特別是低溫條件下的甲醇陽極催化劑性能亟待提高；

　　2）制造上，直接甲醇燃料電池的發展趨勢是微型化、集成化和高能化，但是，由于目前燃料電池還未產業化，各種電池零部件的加工有時還達不到設計精度的要求，甚至無法規模加工。同時，電池的微型化、集成化勢必引起比能量的下降，這與提高電池比功率密度相矛盾。

　　3）成本上，直接甲醇燃料電池所需的催化劑、電解質膜、極板等材料價格昂貴，制備和加工成本高。因此，要使直接甲醇燃料電池商業化并具有競爭力，就必須把電池生產成本降低到目前使用的蓄電池價格上甚至更低。