在空间领域里，电解制氧技术是目前公认的最具合理性的氧气补给技术，是实现中长期载人航天飞行的关键技术，而质子交换膜电解池与燃料电池组合成再生燃料电池，又能发展为新一代的航天电源，因此考察重力对质子交换膜电解池性能的影响非常必要。本文通过模拟和实验的方法对电解池进行了研究。　　本文先建立了一个三维、两相、等温的质子交换膜电解池阳极瞬态数学模型，其中考虑了电解池内催化层中的电化学反应、多孔介质中的流体扩散模型及流体传输所用的Volume-Of-Fluid(VOF)模型。模型中的流场为蛇形流场。作者研究了微重力下电解池阳极内部各区域气液体积分数的变化情况，不同电流密度对电解池内部质量传递过程的影响以及常重力和微重力环境对电解池阳极内传质影响的一个对比。模拟结果发现，在微重力下，反应趋于稳定后，整个催化层内，包括催化层与扩散层的交界面处，虽然氧气的体积分数分布不均匀，但是在一定的区域内体积分数是均匀分布和对称的。在质量传递的过程中，扩散层作为一种多孔介质，由于它的传输扩散能力有限，所以一定要避免氧气量过多，否则无法及时排出而影响水的传质。流场板的脊对扩散层和催化层产生挤压，也会影响气液两相传质。另外，与常重力环境相比，在微重力下催化层和流道内的气体体积分数较高，并且微重力下流道内的气体基本集中在流道中心，而常重力下气体则主要贴着肋壁运动。　　本文设计和搭建了可视化质子交换膜电解泡实验系统，其中阳极为蛇形流道，且采用阳极供水方式。利用此实验系统，除了考察重力效应对电解池的影响外，还研究其他不同运行条件对电解池性能的影响，与此同时利用摄像仪进行可视化拍摄观测其阳极气液两相流动现象且掌握其流动规律。研究发现，在变角度实验中，不管把电解池如何倾斜放置，竖直90°放置时性能最好，且相比较而言流道内气体的总量最少。供水流量对电解池的电解性能影响不大，但是在极低的流量下，电解性能非常好。在一定的工作温度范围内，电性能随着温度的升高而提高。电流密度的大小会影响流道内气泡的运动情况，较高电流密度有助于排出气体。与常重力环境相比，在微重力环境下气泡运动速度缓慢，且气泡不易脱离膜电极表面，气泡在生长点不断长大，致使最终脱离膜电极时的尺寸更大，整个流道内占据的气体含量更大。