直接甲醇燃料电池是一种聚合物电池，它的工作原理是：在阳极区，负极活性物质甲醇水溶液经阳极流场板均匀分配后，通过阳极扩散层扩散并进入阳极催化层中（即阳极电化学活性反应区域），在碳载铂钌电催化剂的作用下发生电化学氧化反应，生成质子、电子和二氧化碳。产生的质子通过全氟磺酸膜聚合物电解质迁移到阴极，电子通过外电路传递到阴极，二氧化碳在酸性电解质帮助下从阳极出口排出；阴极区，正极活性物质氧气或空气经阴极流场板均匀配后，通过阴极扩散层扩散并进入阴极催化层中（即阴电化学活性反应区域），在碳载铂钌电催化剂的作用下与从阳极迁移过来的质子发生电化学还原反应生成水随反应尾气从阴极出口排出。其电极反应如下：

　　阳极反应：ＣＨ3ＯＨ+Ｈ2Ｏ→ＣＯ2+6Ｈ++6ｅ；

　　阴极反应：3/2Ｏ2+6Ｈ++6ｅ→3Ｈ2Ｏ；

　　总反应：ＣＨ3ＯＨ+3/2Ｏ2→ＣＯ2+3Ｈ2Ｏ。

　　与二次电池不同，微型直接甲醇燃料电池只要保持连续的甲醇燃料和氧化剂供给，就会有源源不断的电子通过外部电路从阳极流向阴极产生电能，并对外供电。

　　直接甲醇燃料电池的特点是：

　　1）能量转化效率高，达60%～80%,不受“卡诺循环”限制；

　　2）环保。燃料电池的产物主要是水及少量二氧化碳，且噪音小；

　　3）比能量高。直接甲醇燃料电池质量比能量和体积比能量分别达到6000Ｗｈ/ｋｇ和4800Ｗｈ/Ｌ，远高于蓄电池的比能量。