燃料电池具有高效、清洁和环保等特点,被认为是21世纪的绿色环保能源。目前,燃料电池,特别是质子交换膜燃料电池已经大量应用到人类的生产生活中。研究人员对燃料电池做了大量的研究,本文在学习前人成果的基础上,在考虑了水蒸气压力对燃料电池的影响的情况下,对质子交换膜燃料电池进行建模、仿真和比较分析。本文主要研究内容如下：首先,本文介绍质子交换膜燃料电池的一些背景知识,包括燃料电池的原理、分类以及研究现状等。其次,本文介绍燃料电池的经验模型和机理模型。经验模型主要是依靠经验通过表现出来的伏安曲线拟合出数学公式进行建模,而机理模型主要依靠的是电化学、质量守恒、能量守恒等定律来建模。本文基于Simulink平台分别对燃料电池的经验模型、电化学模型和动态模型进行仿真,对比分析了仿真结果。经验模型能够很好的反应燃料电池电流密度与电池电压的关系,模型中的各参数能够具有物理意义,模型使用方便；电化学模型能够充分揭示PEMFC工作时的物理过程,仿真曲线充分反应了活化极化作用、浓度极化作用和欧姆极化作用对PEMFC输出电压的影响；动态模型是在电化学模型的基础上改进而得,能够更好的反应PEMFC的动态特性,更接近电池实际工作状态,对PEMFC性能的分析具有更好的指导作用。最后,本文介绍了质子交换膜燃料电池的气体流量模型。气体流量模型是根据质量守恒定律和理想气体方程对其建模。本文在前人小信号模型的基础上,考虑到气体压力的瞬间变化对燃料电池的影响,对其建模并在线性化后进行仿真分析。改进模型的曲线更接近燃料电池实际输出的情况。