直接甲醇燃料电池(Direct Methanol Fuel Cell,DMFC)具有绿色环保无污染、可靠性高、理论能量密度较高等优势,在多个领域均有广泛的应用前景。然而,目前DMFC的研究仍然面临一些问题和挑战:一方面,现阶段DMFC的能量转化率较低,而关键多类别参数设计的不合理性是导致这一问题的原因之一,换言之,通过对反应过程中参数的合理设置,可以提升DMFC的能量转换率。另一方面,DMFC实验研究的过程既昂贵又费时,而数值模拟以其高效率、低成本及稳定性高的优势在燃料电池的研究中一直有广泛应用。综合以上,对DMFC建立全面、精确、涉及多类别参数的数值模型显得尤为重要。本文综合考虑包括运行参数、极板几何参数以及膜电极物理参数在内的多类别参数,在初始实验样本的基础上,利用克里金元模型法构建初始模型,并应用提出的基于最大化预期预测误差的自适应采样方法,不断扩大样本量,逐步完善模型,最终构建出直接甲醇燃料电池多类别参数的全局模型,并对其进行性能分析。本文主要内容如下。(1)根据DMFC工作原理等相关理论基础,搭建了能够进行多参数调节的实验平台。制定了合理的DMFC膜电极活化方法及相关数据测量方法,并提出以能量转化率作为直接甲醇燃料电池的性能评价指标。在综合考虑运行参数、膜电极物理参数和极板几何参数的基础上设计了100组初始实验,其中运行参数考虑了甲醇浓度、甲醇流速、温度和空气流速等四个参数;膜电极物理参数由质子交换膜厚度与阴极催化剂载量等两个参数组成;在极板几何参数方面,设计并加工了正方形轮廓极板和圆形轮廓极板,并将极板的流道数量作为极板几何参数。(2)在克里金模型的理论基础上,提出了基于最大化预期预测误差的自适应采样方法,该自适应采样方法充分考虑代表全局开发的预测方差和代表局部开发的偏差信息,并根据自适应策略引入平衡因子,对采样过程中的全局开发和局部开发做出平衡,最终通过最大化预期预测误差来选取最新的采样点。(3)介绍了DMFC多类别参数全局模型的构建及其性能分析。在初始实验数据的基础上,利用克里金元模型法构建初始模型,并应用提出的自适应采样方法,不断扩大样本量,逐步完善模型,最终构建出直接甲醇燃料电池多类别参数的全局模型。从寻优结果、预测精确性和稳健性等多个方面对DMFC多类别参数全局模型进行性能分析,结果表明,DMFC多类别参数全局模型具有较强的预测精确性和稳健性。