在过去的几十年中,氢燃料电池作为电化学能量转换器受到广泛关注,与常规的汽油内燃机汽车相比,氢燃料电池汽车因具有更高的能量转换率且产物无污染的特点,有望成为能量转换市场中更有竞争力的选择。因此,为了更好地发掘燃料电池潜力,需要对燃料电池本身和燃料电池系统的效率进行定义并详细分析,在此基础上,总结出氢产业链中其他环节效率,从而对宏观产业、燃料电池系统以及单个电池都有较全面的认识,为系统的优化改造打下基础。本文以260kW的公共汽车用PEM燃料电池系统为模型,基于能量和(火用)分析,结合单耗分析理论,对电池系统的能耗分布进行详细计算。论文首先将燃料电池系统按照反应物分为氧系统和氢系统,并分别对系统中物质的主要状态参数和设备性能参数给出了对应的求解方法,且针对个别较复杂设备,建立了数学模型。紧接着,为便于后续分析,对该燃料电池系统建立了(火用)分析模型,并针对电池系统中各个热力过程建立了对应的不可逆损失计算模型,为计算系统中各环节(火用)损做好准备。在系统的能耗分析阶段,先根据该系统给定的工况条件确定各主要设备参数,再按图索骥计算电池系统中各子系统的不可逆损失,得到整个系统的能耗分布情况,最后利用正、反平衡计算方法得出系统的(火用)效率,形成对比。特别的,对燃料电池堆的实际能量转换效率进行了求解。经过分析计算,针对该260kW燃料电池系统得出以下结论:(1)系统中最大的不可逆性发生在燃料电池堆中,最佳情况下其不可逆损失为339.39kW,电池堆的(火用)损系数为0.502;(2)使用正、反平衡法计算得出该燃料电池系统的(火用)效率分别为30.24%和30.76%,若使用其他热力过程反向计算电池堆的不可逆损失,则系统(火用)效率为38.01%。(3)结合氢产业链其他环节效率,最终该氢能源系统整体效率为18.3%。