质子交换膜（Proton Exchange Membrane,PEM）燃料电池因其具有无污染、效率高等优点,已广泛应用于便携式移动电源、新能源汽车等领域。温度是影响PEM燃料电池性能的重要因素,温度过高会促使电池内部核心部件膜电极（Membrane Electrode Assembly,MEA）表面的水分过分蒸发造成内部质子交换膜干涸,导致燃料电池内阻上升;温度过低,MEA表面冷凝水积聚,影响电池内部反应气体扩散,造成电池性能衰退。因此精准测量和控制燃料电池内部的温度是提高燃料电池性能的关键,但PEM燃料电池结构紧凑,内部空间狭小,而传统温度测量工具存在体积大、灵敏度低等缺点,因而存在优化的空间。光纤传感器具有体积小、重量轻、绝缘性好、抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高等优点,既适合测量燃料电池内部温度又不影响燃料电池的结构和性能,因此本文提出运用光纤测温技术,仅用单根光纤完成对PEM燃料电池内部多点温度的测量,以解决传统测量方法存在的不足。本文主要工作如下:（1）根据PEM燃料电池工作原理设计装配了一个50mm×50mm的PEM燃料电池单电池,经过活化实验后开展电池性能测试,利用温控系统控制电池工作温度,研究不同工作温度下电池的放电特性,结果表明60℃时该燃料电池的放电性能最好。（2）将该PEM燃料电池简化为包含阴阳极板,五条螺旋流道以及MEA的单电池模型,运用计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）技术模拟仿真PEM燃料电池单电池在不同工作温度下运行时电池内部温度分布情况。（3）结合光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating,FBG）的波分复用技术,在一根光纤上写入多组FBG温度传感单元,铺设在燃料电池内部的气体流道内,搭建PEM燃料电池内部温度实时测量系统,对电池在不同工作温度下运行时内部温度分布进行了研究,实验结果与仿真结果基本吻合,验证了方案的合理性。（4）运用新型极化曲线方程从理论上对不同工作温度下PEM燃料电池的放电特性进行拟合分析,拟合结果表明60℃时该燃料电池的化学能转换为电能的能力最优,验证了前文60℃时该燃料电池的放电性能最好的实验结论,对于提高PEM燃料电池性能的研究提供有力的支持。