燃料电池的水热管理决定了动力装置总体的输出性能,系统的储能方式决定了动力装置的续航能力,因此,燃料电池的水热管理系统及储能方式的研究对动力装置的性能具有重要的意义。本文正是基于燃料电池水热管理系统,提出了闭式循环燃料电池水热管理系统方案及关键零部件的设计选型,并针对定压闭式水循环方案进行了PLC程序编写与调试。针对实验室20kW动力装置,结合实验数据,基于Matlab/Simulink软件建立了燃料电池的稳态模型,动态模型以及热管理系统模型,实验数据和仿真结果能够很好吻合,误差在2%以内,因此可以通过建立的电池模型去预测不同的性能参数以及不同工况时电池的输出性能,对电池性能输出具有一定的指导意义。为了方便不同参数的输入,实现更好的人机交互,利用Matlab中的GUIDE建立了可视化人机输入界面,可以直接通过界面进行不同运行参数的输入然后通过程序调用Simulink进行燃料电池性能仿真。为了验证水热管理系统中的部分方案,对定压闭式水循环方案进行了装置论证实验,通过与模拟实验数据对比研究发现,定压闭式水循环方案能够实现气路压力与水路压力的平衡,水路压力能够随着气路压力的改变而改变,压差能够控制在要求的范围之内。通过AMESim软件的建模仿真和实验对比研究发现,电堆,水泵,水箱三者之间的空间布置对于压力的控制具有一定的影响,电堆位于水箱的下游,位于水泵的上游是三者最佳的布置循序。通过对不同外部加湿方案的对比实验发现,在电堆的总体输出性能上,随着电堆温度的升高,尾气自加湿的性能越来越接近膜加湿方案的输出性能,在单体电池输出均匀性上,尾气自加湿的性能要优于膜加湿时电池的输出性能。尾气自加湿方案不仅能够降低系统的零部件,去离子水的使用而且能够降低系统生成水的外排,提高了系统的集成化度,有效处理了系统生成水及对系统进气加湿的问题。对于采用燃料电池作为水下潜器的动力装置而言,系统的储能方式决定了潜器的续航能力,不同的应用背景,应用要求,潜器的储能空间等要素也决定了储能方式的选择。本文针对现有潜用储能方式进行了性能对比分析,并提出了储能方式的选择流程。结合某型UUV储能要求进行了储能方式的选择及设计,储氢方式采用的是硼氢化钠储氢方式,储氧方式采用的是过氧化氢储存方式。