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质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）汽车作为一种零排放且续航里程长的能源解决方案成为行业的焦点,与传统内燃机相比,由于其不受卡诺循环限制,能量转换效率高;没有暴力的工作过程,运行噪声低;产物是可以饮用的水,环境友好;发生着火时,氢气密度小可迅速上升与空气稀释所以不会发生爆炸,具有较高的安全性。与新晋的锂离子电动汽车相比,PEMFC汽车（FCV）突破了现阶段锂离子电动汽车的瓶颈,它可以通过添加燃料来持续工作,加氢过程较充电快捷很多,不需要担心续航里程问题。同时PEMFC系统结构简单,规模可大可小,燃料来源多样化,如果采用电解制氢,全生命周期CO2排放较传统汽车降低50%,采用甲醇重整也可以降低15%以上。综上所述,PEMFC或将成为未来汽车的主流动力来源。PEMFC工作对温度湿度要求严苛,因而其复杂的水热管理成为限制量产推广的重要因素,考虑到供给系统和冷却系统是电池与外界进行物质和能量交换最重要的媒介,进气和冷却水参数如加湿率、进气压力、进气温度、进气速度以及冷却水流速,将直接影响电堆内部水热平衡,合理的参数设置不仅可以提升电堆的工作性能,同时延长其使用寿命。本文针对PEMFC供给系统的关键参数做了以下工作:（1）搭建150W水冷PEMFC测试平台,包括氢气供给系统、空气供给系统、冷却水循环系统、氮气吹扫系统、排气系统、加湿系统、数据采集系统和安全保护系统,计算PEMFC供给系统工作参数范围,按照计算的数据对台架关键部件选型,同时设计流体布置方案,在保证实验顺利安全进行的基础上,提升设计美感和经济性。（2）利用Solidworks建立水冷PEMFC单流道三维模型,导入COMSOL multiphysics中进行模块定义,引入布林克曼方程（br）、浓物质传递（tcs）和二次电流（siec）模块、混合传热（ht）等物理场并进行相互耦合。（3）利用试验台架进行三维模型校模,改变PEMFC的加湿率、进气压力、进气温度、进气速度和冷却水流速等参数,考察PEMFC在不同的操作条件下反应气体、液态水在气体流道（gas flow channel GFC）和扩散层（gas diffusion layer GDL）的分布情况,某些特殊组中还考察了压降和温度场,最后通过电压扫描得到PEMFC的极化曲线和功率密度曲线。（4）针对研究结果对供给系统优化设计,提出了两个方案:1.改变进气流道;2.在气体流道中引入多孔介质。两个方案都提出了两种不同的结构布置方案,从不同维度与优化前对照组进行比较。本文主要从理论分析、模拟仿真和实验测试三个角度来分析PEMFC的外部特性,系统分析了供给系统关键参数对电堆工作性能的影响,并提出了优化方案,对未来PEMFC的发展有一定的借鉴意义。