20世纪以来,由于石化能源的普遍使用,温室效应日趋严重,燃料电池由于其绿色环保、节能等优点,逐渐成为各国能源领域研究重点。质子交换膜燃料电池（PEMFC）除了具有燃料电池都具有的优点以外,还具有体积功率高、结构相对简单、工作温度要求低等优点而作为供电装置广泛应用于交通行业和其他可移动设施。但质子交换膜燃料电池对自身的水热状态要求较为苛刻,其寿命和使用性能与水热状态息息相关,同时也影响了燃料电池汽车的使用,是亟待解决的关键问题之一。基于燃料电池热管理问题,本文研究了一种基于湍流强化换热原理的燃料电池高效热管理系统。首先建立质子交换膜燃料电池单体仿真模型,并在Fluent中搭建模型,进行仿真计算,通过将同样工况下测试得到的燃料电池相关实验数据与模型中求解出的数据进行比较分析,验证所建立的仿真模型的精度与准确性。在此基础上研究质子交换膜电池自身产热以及温度分布特性,揭示温度、压力、湿度等参数对质子交换膜燃料电池温度分布的规律,并为下一步的工作提供基础。其次,基于已经得出质子交换膜燃料电池的热特性规律,结合湍流强化换热原理提出分流片与液冷结合的质子交换膜燃料电池热管理方案,分析分流片长度、角度和冷却液流速等参数对该种构型的热管理系统的影响,结果表明改进后的质子交换膜燃料电池热管理系统可以使得目标电池单体内的冷却流道的换热得到强化,其中最优方案为分流片长度1mm,角度为45°的结构,换热量最大提升为12%,质子交换膜温度降低0.15℃。但改进后的基于强化换热分流片与液冷结合的热管理方案会导致流道中的流阻增大。为了验证上述研究模型的在燃料电池系统上的应用效果,本文接着利用AEMsim搭建质子交换膜燃料电池系统的1D模型进行分析,通过将是否应用分流片的热管理系统仿真结果进行对比,结果表明在NEDC工况下,使用分流片可以提高燃料电池热管理系统的性能,在城郊工况下可以将电池温度降低1.6℃左右。