质子交换膜燃料电池作为一种能源转化装置,具有能量转换效率高、零排放、噪音低、拓展性高等优点,是我国能源技术创新的研究重点。但质子交换膜燃料电池（PEMFC）内部反应物分布不均、质子交换膜脱水、水淹等问题都阻碍了质子交换膜燃料电池的大规模应用。为了解决上述问题,本文对多通路蛇形流道双极板质子交换膜燃料电池内外加湿与双路供氢策略,通过实验与数值仿真从燃料电池输出性能和流道内反应物、膜水含量、电流密度分布的角度进行了分析和研究。通过多通路蛇形流道双极板质子交换膜燃料电池氢气外加湿实验,对比不同氢气相对湿度下燃料电池的输出性能。当电流密度为0.8 A/cm~2时,氢气相对湿度50%工况下燃料电池电压增加8.81%;氢气相对湿度超过50%后,燃料电池的输出性能随着氢气相对湿度增大而减小。在对多通路蛇形流道双极板质子交换膜燃料电池内部组分的仿真分析中,引入了差异系数作为反应物分布均匀性分析量化指标,氢气相对湿度50%时,氢气分布差异系数最小。氢气相对湿度低于50%时,膜水含量随氢气相对湿度增加而增加,在相对湿度50%时达到了13.9;当相对湿度超过50%,质子交换膜部分区域水含量过大,质子交换膜燃料电池内部发生水淹的可能性增大。提出了空气流动转向内加湿策略,并通过实验和仿真对比空气内外加湿策略对多通路蛇形流道双极板质子交换膜燃料输出性能和内部组分的影响。当电流密度为0.8 A/cm~2时,空气加湿到100%后,燃料电池的输出功率相较于未加湿时增大了4.59%,空气流动转向后燃料电池输出功率相较于转向前增大了5.11%。在对质子交换膜燃料电池内部组分的仿真分析中发现空气外部加湿对阴极流道内反应物分布的影响较小,也并没有对阴极流道内氧气分布的均匀性造成明显影响,而空气流动转向内加湿会提高氧气分布的差异系数,降低氧气分布的均匀性。与氢气加湿相比,空气加湿对膜水含量的影响较小。通过多通路蛇形流道双极板质子交换膜燃料电池和三维仿真模型,对比单路供氢和双路供氢对燃料电池输出性能和内部组分的影响。当电流密度为0.8 A/cm~2时,双路供氢工况下的燃料电池电压增加了5.12%。在仿真分析中发现双路供氢策略下氢气分布差异系数平均降低了67.25%,阳极流道内氢气分布的均匀性得到了提升,同时双路供氢可以利用积聚在阳极流道出口段的水对氢气进行加湿,从而增大质子交换膜水含量,双路供氢策略下质子交换膜燃料电池输出功率提高了4.92%。