质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种通过电化学反应可以直接将燃料的化学能转化成电能的清洁电源,因为其适应性强、燃料来源广、清洁零污染、能量转换率高和常温启动迅速等优点,被认为是适合人类现代发展和环保要求的理想电源。流场是PEMFC的最重要组件,对其性能和运行效率都有着重要影响。传统的流场主要是简单的蛇形流道为主,本文采用450μm、580μm、800μm和1200μm四种不同单元尺寸镍金属泡沫流场替代传统蛇形流场,通过实验和数值模拟方法对比研究了不同单元尺寸的金属泡沫流场的燃料电池性能。本文采用数值仿真的方法,对传统蛇形流场和四种不同单元尺寸的镍金属泡沫流场进行模拟仿真,进一步对数值模拟的结果通过实验进行验证,以期获得金属泡沫流场的最佳单元尺寸,使得燃料电池性能最优。论文主要工作和成果如下:在COMSOL Multiphysics软件中建立传统蛇形流场和四种不同单元尺寸的镍金属泡沫流场的单通道电池几何模型和划分计算网格,采用数值仿真模拟的方法进行模拟计算,获得单通道的电池的极化曲线和功率密度曲线;在相同的几何模型尺寸和模拟仿真的条件下,对450μm、580μm、800μm和1200μm四种单元尺寸镍金属泡沫流场PEMFC进行仿真计算,获得金属泡沫流场电池的极化曲线和功率密度曲线。通过实验的方法对传统蛇形流场和四种单元尺寸镍金属泡沫流场电池进行测试,记录电压值和电流值,从而获得各自的极化曲线和功率密度曲线。结果表明,采用金属泡沫流场的质子交换膜燃料电池比采用传统蛇形流场的燃料电池性能均有不同程度提高,其中采用单元尺寸为580μm的金属泡沫流场较传统蛇形流场性能最佳。