在信息技术飞速发展而化石能源日益枯竭的当代,新能源技术越来越受到重视。直接甲醇燃料电池（DMFC）以其具有能量密度高、清洁环保、能量转换效率高、操作方便、易于小型化等优点成为新能源技术中的研究重点。由于很多因素的制约,DMFC的输出性能远达不到其理论值,这需要人们深入分析DMFC的反应现象并提供优化方案以提高DMFC的输出性能。本文从DMFC的基本工作原理出发,建立了被动式DMFC的数学模型和物理模型,并用数学模型和物理模型分析了 DMFC的传质、传热和电化学反应等现象。依据DMFC的传质、传热和电反应的物理化学原理,利用电路的逻辑运算特性,搭建了被动式DMFC的电路系统模型。该电路系统模型耦合了阳极传热、阴极传热、欧姆损失、阳极过电位、阴极过电位五个模块,考虑了环境温度对DMFC其他反应参数的影响。然后,依据数学模型、物理模型和电路系统模型的分析,本文提出了两种通过温度来优化DMFC性能的方案。一种是利用硅胶加热垫和温度控制来优化DMFC的方案,另一种是利用粒子群算法寻找最优布局的方案。在第一种方案中,设计并制作了 DMFC,并在不同温度和浓度下,测试并分析了其输出性能。在第二种方案中,编写了粒子群算法寻找DMFC最优坐标的程序,并用COMSOL仿真软件对其布局的准确性进行验证。实验结果表明,直接甲醇燃料电池的电路系统模型与其数学模型输出结果互相吻合,符合DMFC的输出特性。硅胶加热垫结合温控的方法能够很好地提升DMFC的温度,降低水淹,提高DMFC的输出性能。利用粒子群优化算法寻找到比较好的DMFC布局坐标,并通过COMSOL仿真软件证明了其布局的准确性,这表明该方法能够在不加外围设备的情况,很好地提高了 DMFC的温度,进而提高了 DMFC及其电池组的输出功率密度。