现有质子交换膜燃料电池堆的耐久性还远远不能满足其商业化的需求,是当前最亟需解决的问题之一。提高质子交换膜燃料电池堆的寿命,分析质子交换膜燃料电池堆的耐久性衰减机理并提出有效的老化缓解策略是近年来研究的热点之一。因此,本文重点对质子交换膜燃料电池堆的耐久性进行了试验与数值模拟研究。所作的主要工作和结论如下:（1）搭建了燃料电池电堆耐久性测试台架,设计了电堆耐久性测试及分析方法,基于燃料电池公交车实际运行数据获得的动态循环工况,对3kW燃料电池堆进行了耐久性试验研究。详细分析了工况变化过程中进气湿度、温度、进气流量等操作条件的变化情况,发现进气流量的供应不及时对电堆造成的影响比较明显,当电流密度从0.1A·cm-2加载到0.9 A·cm-2时,空气和氢气的供气时间分别延迟了14s和12s,加载瞬间电压额外降低了0.48V。这些现象对电堆耐久性性能具有显著影响。电堆耐久性的试验结果表明,该电堆在150个工况循环内电压衰减较快,单片电压均一性较差,可能是电堆性能衰退较快的主要原因。（2）基于压力速度耦合算法建立了1维燃料电池堆进气流量分配计算模型并通过MATLAB进行了编程求解,计算研究了电堆结构、单池数量、进气压力等参数对进气流量分配均匀性的影响。基于COMSOL软件建立了包含电化学反应、流体流动、多组分传输、膜内水传输、氢气渗透的2维非等温多物理场电堆性能预测模型,并利用试验数据验证了电堆模型的可靠性。基于建立的2维电堆模型,结合电堆进气分配的不均匀性,分析了电堆在不同结构及操作条件下的水气分布、温度分布和电流密度分布。计算结果表明膜的充分湿润能够显著提升电堆的性能,在阳极气体过量系数等于1.5时电堆中流量分配较少的电池会产生燃料饥饿的现象。（3）在详细分析电堆耐久性衰减机理的基础上,利用所建立的电堆性能预测模型,模拟研究了不同衰减机理对电堆性能的影响,提出了电堆老化模型,结合耐久性测试数据标定模型参数,进而对电堆寿命进行了预测。计算结果表明氢气渗透的增加是导致电堆开路电压下降的重要因素,质子交换膜的裂纹和孔隙可能会使氢气的渗透量快速上升。在电堆的大部分工作区域,活性表面积的下降对电堆耐久性的影响占据主要地位。因此,在缓解燃料电池的老化策略当中,与催化剂活性相关的电化学活性表面积应该重点考虑。1200循环时,基准电流下的电压衰减率达到了10%。