世界对氢能利用的关注，加快了燃料电池和水电解技术的发展。同时具备这两种功能的一体式再生燃料电池由于清洁、比能量高等优点成为各国研究的重点。一体式再生燃料电池模式切换过程中复杂的传热传质特性对工作条件和模式切换方式的优化以及传热传质的强化都具有指导意义。　　国内外关于一体式再生燃料电池实验研究集中在催化剂类型、膜电极制备方法、流场板结构、扩散层防腐蚀以及系统性能上。目前，关于一体式再生燃料电池数值模拟方面的文章屈指可数。其中两篇是针对模式切换过程，但都是等温模型，只是通过改变工作电压实现模式切换。没有公开文献研究以质子交换膜为电解质的一体式再生燃料电池在模式切换过程中的传热传质特性。　　本文建立二维、单相、非等温、结合电化学反应的全电池模型，通过数值计算研究一体式再生燃料电池模式切换过程传热传质规律，提出新的模式切换方式。　　首先，建立稳态模型探究两种模式下传热传质规律，扩散层导热系数对电池传热影响以及不同操作温度下电池的性能。燃料电池模式和电解模式下气体质量分数分布趋势相反，电池温度随工作电压的变化也不同。较高的导热系数会使电池整体温度降低，氧电极侧扩散层的导热系数对电池温度影响较大。质子交换膜含水量充足的情况下，燃料电池和电解池的性能均随着操作温度的升高而增强。　　然后，建立瞬态模型研究一体式再生燃料电池由燃料电池模式切换到电解模式过程中各参数动态响应。模式切换过程中电流密度、气体质量分数和温度都会发生骤变，温度的响应速度远小于电流密度和气体质量分数。模式切换后电池温度有所下降，最高温度出现位置发生变化，电池最大温差不超过1.5K。燃料电池和电解模式下电池热量分别主要来自氧电极催化层和质子交换膜。　　最后，通过控制物料边界条件和操作电压，提出8种不同的模式切换方式。计算并分析了这几种模式切换方案下电池内部电化学信号及传热传质动态响应。模式切换过程中，电池电流密度随反应物质量分数的增加而增大，电池热源随电流密度瞬间响应，温度随热源响应较慢。氢电极侧入口速度对模式切换过程中电流密度和氧气质量分数几乎没有影响。电池到达稳定状态的时间随电压线性变化时间增加而增加，电流密度、气体传质和温度到达稳定状态的时间依次增加。燃料电池模式切换到电解模式时，提高水的质量分数并保持较低的氢电极进口速度最有利于模式切换。模式切换时，改变进口气体质量分数会增加电池动态到达稳定状态的时间，电池在两个周期里有相似的响应。