质子交换膜燃料电池(Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell，PEMFC)作为通过电化学反应直接把燃料的化学能转化为电能的装置，由于具有能量转换效率高、工作温度低、功率密度高、启动快、对环境友好等优点，被广泛的认为是未来最有发展前途的清洁能量转换装置。而在各组件通过装配压力连接在一起的过程中，起到支撑作用的气体扩散层(Gas Diffusion Layer，GDL)，其多孔结构也会遭到破坏，这对水的传输尤其是排出带来很大的影响，给PEMFC的水热管理以及性能带来新的问题。本文结合数值模拟和实验方法，对装配压力引起的GDL的机械特性以及电化学反应和性能的变化进行深入系统的研究，以掌握其影响规律。论文主要工作如下：(1)通过实验的方法对在PEMFC中GDL的压缩模量进行测定，经过多次测量的平均得到其值为5.53MPa，并利用经验公式进一步分析了得到在600N的作用力下，GDL的孔隙率已经从初始的0.78下降至0.2左右，渗透率的变化也达到一个数量级之多。(2)利用有限元方法(Finite Element Analysis， FEA)研究了装配压力对PEMFC中GDL变形情况的影响。研究结果表明随着装配压力的不断增加，脊部下方的GDL会发生不同程度的变形，而流道下方的GDL则基本不发生变形。(3)对自行组装的燃料电池进行了不同操作条件下的性能测试，并得到进气压力为0.2MPa，进气温度为70℃，而进气相对湿度为100%时，电池的性能相对最好。并在此基础上得到不同装配压力下所对应的PEMFC性能曲线，研究结果表明PEMFC的性能并不是随着装配压力的升高而一直变好的，在高电流密度的时候，电池性能甚至会出现一定程度的下降。(4)基于FEA的研究结果，通过自行编译程序建立三维两相流的PEMFC模型，模拟的结果表明初始厚度相对较厚的GDL可以承受更大的装配压力，但是电池的性能较差。较厚的膜材料会使得电池的性能下降，但是会使得阳极CL的水含量升高。GDL传输参数的各向异性对PEMFC影响中，导电系数的各向异性对电池的性能影响最大，渗透率的各向异性导致了在垂直平面方向，液态水很难排出到流道中，导热系数的各向异性可以使电池内部的温度分布更加均匀。