“双碳”目标下,以氢能为核心的清洁能源能加快传统能源体系快速转型。氢能具有来源广泛、清洁高效、应用场景丰富的优点,在交通、工业、建筑等诸多领域与电能耦合将是实现“双碳”目标的重要选择。质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）具有工作温度低、启动时间快等优点,在氢能应用发展中具有广阔的前景。PEMFC使用的氢气在储运方面还存在诸多技术难题,采用氨作为氢气载体能有效解决氢气储运技术问题。氨分解制氢会有部分氨残留在氢气中,含氨氢PEMFC优化设计及供电系统设计对PEMFC耐氨性的提升和燃料电池的户用化具有重大意义。本研究以氢燃料电池户用化为研究方向,针对氨分解制氢残留氨问题展开研究。首先搭建户用含氨氢燃料电池PEMFC单电池模型,研究氢气中不同含量氨对PEMFC输出性能的影响,然后研究催化层厚度、气体扩散层孔隙度以及电池工作温度对含氨氢燃料电池输出性能的改善作用。最后利用额定输出功率为6 k W的等效含氨氢燃料电池电堆搭建户用含氨氢燃料电池供电系统,系统包括前级DC/DC变换器和后级逆变器。主要研究结果如下:氨通过占据催化层表面氢气活性位点使得参与阳极反应的氢气浓度降低,最终导致PEMFC的性能下降,相比采用纯氢作为阳极燃料气体,100 ppm氨含量时,PEMFC最大功率密度降低69.5%。催化层厚度的适当增大会对含氨氢燃料电池性能有改善作用,氨含量为10 ppm时,最佳催化层厚度为200μm。气体扩散层孔隙度的增大能加快物质的扩散,改善电池性能,氨含量为10 ppm时,最佳气体扩散层孔隙度范围为0.5-0.7。电池工作温度的升高不仅能加快物质扩散,同时会加快电池内部反应速率,氨含量为10 ppm时,最佳电池工作温度范围为70℃-90℃。使用双闭环PI控制的Boost电路能将额定输出功率为6 k W的含氨氢燃料电堆的电压输出快速升高至380 V,当负载和输入侧电压发生扰动时,输出电压出现短暂波动后能恢复至380 V。采用单极性正弦脉宽调制的电压型全桥逆变电路能将380 V直流电稳定输出有效值为220 V的交流电,且在负载发生扰动时,也能快速稳压至有效值220 V;将前级DC/DC变换器和后级逆变器集成为户用含氨氢燃料电池供电系统,在经过燃料电池启动阶段后,系统交流侧输出电压有效值也能达到220 V,且总谐波失真为2.23%,达到电网小于5%的要求。