随着全球气候变暖,能源供应短缺和环境污染等问题日益突出,实现清洁能源的可持续发展与应用成为各国学者的研究目标。氢燃料电池特别是质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有高效、清洁、无污染、启动迅速以及噪音低等特点,成为解决能源短缺与环境污染两大世界难题的重要途径,因此越来越受到人们的重视。随着技术进步,电池热流密度大幅度增加,传统散热方法渐渐无法满足需要,设计开发出更高效、满足PEMFC散热需求的热管理系统具有重大的工程意义,已成为国内外学者的研究热点。而脉动热管因具有传热性能好、尺寸小、构造简单、可根据需要随意弯曲等优点,成为理想的质子交换膜燃料电池散热器。基于以上情况和需求,本文使用Ansys-Fluent软件模拟了脉动热管的运行情况及PEMFC内部的温度分布规律,使用红外热像仪对PEMFC电池堆进行温度测定,设计了一种脉动热管式质子交换膜燃料电池堆散热装置,它主要包括双极板、脉动热管、翅片、流道和膜电极组件。该装置使用脉动热管将燃料电池堆内部产生的热量扩散到外部,并通过翅片实现进一步散热。相比传统散热方式具有传热效率高,结构紧凑,成本较低等优点。主要研究工作及成果如下:（1）建立了四回路管式脉动热管模型并对其进行数值模拟,结果表明:脉动热管开始运行前,管内出现了气柱与液柱交错分布的情况,随着脉动热管蒸发端温度升高,管内工作介质在两端温差和压差的作用下开始振荡流动并渐渐进入稳定运行状态,最终形成逆时针方向的循环流动,脉动热管运行时内部存在着由泡状流到柱塞流的演变过程。（2）分别对安装脉动热管以及未安装脉动热管的PEMFC进行数值模拟,模拟结果显示:PEMFC的温度分布总体而言是比较均匀的,最高温度均出现在流道位置,其中,不带脉动热管的PEMFC最高温为81.42℃,电流密度最大值为3400A/m~2左右;带脉动热管的PEMFC最高温为68.33℃,电流密度最大值为3800A/m~2左右,提高了12%左右,说明脉动热管能够在PEMFC内正常运行并提高PEMFC的运行效率。（3）使用红外热像仪对PEMFC电池堆进行工作过程中的温度测定,发现最高温出现在流道附近。结合数值模拟结果和理论知识,提出了一种以脉动热管为散热主体,通过空气自然对流及翅片强化散热的脉动热管式PEMFC散热装置方案,对该装置的散热特性进行分析,优化散热装置的整体结构、翅片的安装方式、脉动热管管内工质的选择以及在燃料电池内部的布置方式等,以求获得更好的散热效果。