质子交换膜燃料电池（PEMFC）由于具有功率密度高、工作温度低和启动快等优点,被认为是新能源汽车未来动力电源的重要技术方向。尽管PEMFC技术在过去几十年中取得了长足的进步,但寿命问题仍然是阻碍其大规模商业化的主要原因之一。燃料电池的寿命衰减主要发生在变载、启停、高载和怠速四种典型工况下,其中因频繁启停而造成的性能衰减约占燃料电池总体衰减的33%。在燃料电池启动过程中,电堆内部产生的反极腐蚀电流是核心材料催化剂衰减的关键因素。本论文在实验方面,通过自主开发的高分辨率分区检测装置,定量化研究电堆启动过程中的反极腐蚀电流的动态分布特性;在理论方面,提出基于等效电路动态模型的升维建模方法,通过电路网络模型架构优化与关键参数辨识方法,研究电堆内部腐蚀电流的动态时延机制,为燃料电池启动过程的衰减抑制策略与设计优化提供理论依据和技术基础。本文主要研究内容如下:（1）搭建了基于高分辨率在线分区电流检测装置的燃料电池测试系统,模拟车用燃料电池启动工况设计多组对比实验,针对不同氢气流速条件的燃料电池启动过程,进行内部动态电流分布和电压动态行为的实验检测与分析。（2）结合燃料电池启动过程中的双电容层效应和实验结果,提出五种具有明确物理意义的等效电路模型,通过离线实验与机理分析形成一组初始模型参数,并利用MATLAB/Simulink模块对五种等效电路模型进行仿真,根据燃料电池启动过程的反应机理与模拟结果精度,优化等效电路模型架构,并结合实验进行多角度验证。（3）基于梯度下降法、信赖域反射算法和Levenberg-Marquardt算法等三种离线参数辨识方法,结合分区检测实验结果,对动态等效电路模型的关键机理参数矩阵进行迭代优化。从性能和效率两个方面比较三种参数辨识方法,从而形成性能最优和辨识效率较高的L-M电路模型参数辨识算法。（4）通过L-M算法进行等效电路模型关键参数辨识,并根据电堆流场设计结构,建立膜电极平面的准二维等效电路网络模型,结合二维分区电流实验结果对模型动态结果进行验证分析,验证了燃料电池等效电路动态模型的扩展性与鲁棒性。