燃料电池凭借其高效率和绿色环保的优势成为新能源的重要组成部分,其中质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)以其比功率高、能量转换效率高、启动迅速和环境友好等一系列优点,在众多领域有着广阔的应用前景。而其中阴极开放式自增湿型PEMFC采用空冷与自增湿技术相结合,极大了的简化了辅机系统,但是简化的同时会造成多重因素耦合在一起,为了更好的了解其性能,加快其商业化进程,因此需要一个功能齐全的测控系统。首先,本文基于MCC/NI数据采集卡与labview监控软件平台设计了一套多功能的阴极开放式自增湿型PEMFC测控系统。硬件部分主要介绍了信号采样调理电路、功率驱动电路,以及模拟电压到PWM转换电路,软件部分主要介绍了系统的控制流程。该测控系统可以根据电池堆实际运行状态,在线调整相关运行参数,同时考虑了电池堆启停机控制,阳极尾排控制,不同风扇调速模式的兼容性,温度控制等。此外,它还能实时保存并显示电池堆的相关状态参数,人机界面友好,具有很高的实用价值,为后续阴极开放式PEMFC进行相关实验研究与应用奠定基础。其次,结合文献详细分析了PEMFC在启停机工况时性能衰减的机理即氢空界面的存在。氢空界面会导致阴极侧高电压,进而腐蚀催化剂碳载体,为了减小启动时过高的单电池电压值与高电压的持续时间,以有9个单体电池的国产电池堆为研究对象,利用设计的测控系统,比较了多种启动策略,得出最佳启动策略:减小氢气入口压力,当电池堆单电池电压平均值大于0.38V时接入2.3Ω负载,该策略最大限度的降低启动过程过高的单电池电压值与高电压的持续时间,并且摆脱了对单电池电压监控,有利用延长电池堆的寿命,是一种简单有效的启动控制策略。最后,以有40个单体电池的国产阴极开放式电池堆为研究对象,测试了电池堆数点电流下的最优温度值,并拟合了最优工作温度与电池堆输出电流的计算公式。在测控系统上编写PID控制算法,通过加减载实验,验证了PID控制对实现PEMFC最优温度控制的有效性。之后通过调节风扇控制信号到0一段时间,再将控制信号调到最大值10V,发现短时氧饥饿是一种可以让电池堆在运行时显著提高其短时输出性能的方法,并浅析了该方法能提高电池堆短时输出性能的原因。