随着世界能源需求的不断增加,清洁的分布式电源变得越来越重要。燃料电池作为一种环保的、界面友好的可再生能源和理想的分布式电源,可以广泛地应用于各行各业,并且是一种非常理想的分布式电源。与传统能源相比,燃料电池发电技术具有政治、经济和环境方面的优势。燃料电池系统清洁、安静、高效、热电联供的特性,使它们适合于偏远地区和电力基础设施薄弱的发展中国家。燃料电池技术经过近半个世纪的研究和开发,加以发达国家政府的政策扶持,燃料电池技术有了长足的发展,某些类型的燃料电池已经步入商业化应用和军事应用阶段。而且燃料电池作为分布式电源应用和部队通信装备电源应用是非常理想的,这为燃料电池发电系统在我国和军队的发展展现了广阔的前景。本文通过对燃料电池基本知识的介绍,阐述了燃料电池的工作原理、种类和特性。对燃料电池的发展历史、国内外燃料电池商业化研发和应用现状和发展趋势进行了比较清晰的阐述,并对我国军队的通信电源供电的现状及质子交换膜燃料电池技术在通信电源领域的应用优势和前景进行了比较全面的分析,提出了发展野战质子交换膜燃料电池需要解决的关键技术。在文中,提出了一个燃料电池单体的动态电气化学模型,用于表现、模拟和评估小型燃料电池发电系统特别是质子交换膜燃料电池堆的各项性能,模拟仿真的结果展现了燃料电池的输出电压、效率和功率与负载电流的关系和良好的负载动态响应能力,提出了实际应用中的峰值功率等问题。根据燃料电池发电系统、部队用户负载和既设供电设施之间的所要求的交互程度,本文提出了部队应用燃料电池发电系统的四种运行模式。并且针对不同的运行模式,提出了部队可能应用的场所和相应的接口形式、控制原则。本文根据通信部队集中发信台站的负载类型和特点,对燃料电池输出的电压-电流极化特性所带来的空载和满载电压差别,提出了应用模块式燃料电池的接口方案,通过模拟仿真,优化分析了以降电压控制技术为控制手段的多电平直流控制器的接口方案,有效地解决了在发信机投入过程中负载电流变化时燃料电池发电系统电力接口器件减载运行问题,带来诸如模块化操作和增强发电可靠性等优点,提高了模块化燃料电池系统的利用率。