质子交换膜燃料电池作为一种工作效率高、环境友好、室温启动快的洁净能源技术，目前已成为能源领域的研究热点之一，但是电池的使用寿命是制约其商业化的重大障碍。随着PEMFC研究的深入，燃料电池在其工作过程中极容易发生缺气，而缺气会导致电池产生负压。负压的出现很可能会导致催化剂性能的衰减、质子交换膜的降解和损坏等现象从而极大地降低燃料电池的使用寿命。因此，为了提高燃料电池的使用寿命，我们应该尽量减少缺气给燃料电池带来的伤害。在此，我们提出了采用半导体二极管屏蔽电池缺气产生的负压的方法，通过抑制负压以达到保护电池的作用。本文主要对比分析了在电池阳极缺气时有、无二极管保护两种情况下，PEMFC膜电极所受伤害情况。　　 本论文主要分三个部分：第一部分主要介绍了PEMFC的工作原理、结构以及在缺气情况下负压形成的机理；通过查阅国内外关于缺气产生负压以及屏蔽负压的文献资料，发现负压对电池膜电极性能具有较大的影响，同时概括了二极管屏蔽燃料电池负压的机理。第二部分通过改变氢气的气流量研究了阳极不同的缺气量对电池性能的影响，发现在氢气过量系数为1.1时，电池开始出现负压，并且随着过量系数的减少，电池最终稳定下来的负压值也逐步减少。通过电池极化曲线的测试、CV曲线的测试和SEM、TEM的表征，研究了在过量系数为0.5时不同负压时间对电池膜电极性能的影响，发现缺氢产生的负压对电池催化层具有较大影响，尤其是对MEA阴极面催化层伤害更大，并且随着负压时间的延长，催化层受到的伤害也显著增加。第三部分主要研究了二极管存在时电池的动态响应情况以及对比了有、无二极管保护情况下膜电极性能的衰减情况。发现反向并联在电池两极的二极管具有快速的启动和断开的响应机制；并能够有效地抑制负压的增长，将负压钳制在-0.37V左右。同时，在二极管存在时，电池性能衰减较小，MEA催化层所受的伤害也有所减小，这表明二极管能够有效地减少负压对电池性能的影响，从而提高了燃料电池的寿命和耐久性。