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能源枯竭和环境污染已成为当今世界的两大挑战,新能源的出现和发展为能源可持续发展和环境问题做出了宝贵的贡献。新能源汽车作为新能源的代表之一,正逐渐走向商业化,燃料电池作为代替内燃机的新一代汽车发动机,吸引了诸多国内外学者以及商业家。然而电压衰减一直阻碍着质子交换膜燃料电池（PEMFC,proton exchange membrane fuel cell）性能的提高。合适的相对湿度和进气温度有利于获得均匀的单电池内组分分布,因此作为影响燃料电池水管理系统的重要进气参数,相对湿度和进气温度是本文的研究对象。为研究相对湿度和进气温度对车用燃料电池电压衰减的影响,提出了电池阳极相对湿度（ARH,Anode relative humidity）模型。此模型根据燃料电池气体流道中压力自然下降以及阳极比阴极对水淹更敏感等现象,考虑电池堆中单电池进气压力受进气距离的影响等因素,推导并得到阳极在40℃-100℃相对湿度对电池性能的影响规律。本文内容主要分为三部分:第一部分给出了PEMFC基本理论和一系列控制方程。建立了燃料电池计算模型和网格,并将ARH模型和流体动力学软件Fluent用于计算电池堆中电压衰减最快的单电池。分别得到不同工作温度和相对湿度下的电流密度分布、氢摩尔浓度分布、水质量分布等。第二部分搭建了由10片单电池组成的电池堆测试平台,得到了电池堆在60℃、65℃和70℃工作温度、阳极和阴极进气压力为0.1MPa,阳极相对湿度为40%、55%、70%、85%和100%时各单电池的极化曲线。第三部分通过比较极化曲线得出性能最差的单电池C10,最后针对C10在工作温度60℃、65℃和70℃及各自相对湿度为55%、70%、85%和100%下的Fluent原模型、ARH模型和试验数值进行了对比分析。结果表明:10片单电池组成的电池堆,在同一运行温度和相对湿度下,C10（距离进气口最远的电池）电压衰减最快;同一运行温度下,C10性能随着电池堆进气相对湿度的增高而增大,当相对湿度为100%时,电压最高,电池性能最好,但易发生水淹;三个运行温度下ARH模型均能较准确计算C10的性能。在运行温度70℃、湿度85%和电流密度360 mA·cm-2时,相比Fluent原模型,ARH模型精确度提高了28%。因此ARH模型为进一步优化燃料电池堆的水管理系统提供了新的思路。