质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)是一种可以直接将化学能转化为电能的装置,具有启动快、功率密度高、噪音低、无污染等特点。质子交换膜燃料电池应用于不同的领域时不可避免发生工作参数的变化,PEMFC在不同的工作参数条件下通常会表现出不同运行特性。本文通过实验测试研究工作参数对质子交换膜燃料电池输出特性影响。对PEMFC开展系列工作参数变化实验操作依赖于一个具有控制和监测不同工作参数变化的测试系统,PEMFC测试系统的可靠性直接影响实验测试过程的准确度。本文依次分析了PEMFC单电池和电堆测试系统的测试条件及其子系统功能,确保测试系统的耐久性、安全性以及数据控制与采集精度符合测试要求。并分别制备出实验用PEMFC单电池和5k W水冷型PEMFC电堆,为后续实验顺利进行提供了可靠的保证。PEMFC稳态输出特性受工作参数变化的影响。利用PEMFC单电池测试系统对自主设计的PEMFC单电池进行实验,研究工作参数改变对PEMFC稳态输出电压、功率密度的影响。实验结果显示:工作温度从50℃增加到70℃时,在高电流密度区域,PEMFC稳态性能具有显著提升,而工作温度增加到80℃时,因膜电极脱水导致PEMFC稳态性能急剧下降。在较低的阴阳极过量系数下,PEMFC因燃料不足表现出较差的稳态性能,PEMFC获得正常过量系数后,继续增大空气过量系数对电池稳态性能提升更明显。阴阳极进气湿度和背压的增大均可提高PEMFC稳态输出性能。针对PEMFC加载过程动态响应电压出现下冲现象,研究不同工作参数对PEMFC变载过程动态响应特性的影响。本文利用PEMFC电堆测试系统对自主设计的水冷型PEMFC电堆进行实验,分析不同工作参数下PEMFC电堆变载后电压动态响应时间和下冲量。实验结果显示:电流加载幅度越大,PEMFC电堆动态电压下冲量越大,对应响应时间越长,且最大下冲量超过40%。电堆表现出良好的动态性能的最佳工作温度为70℃。阴阳极过量系数对电堆动态性能影响较大,其中,空气过量系数为1.5时,电压下冲量达到15%。不同阴阳极湿度下动态性能比较,阴极不加湿对电池动态性能影响较大。增大背压对改善电堆动态响应性能影响不明显。