质子交换膜(Proton Exchange Membrane，PEM)燃料电池是一种将氢气和氧气发生反应产生的化学能转化为电能的电化学装置，由于其零污染、结构紧凑、效率高等特点，作为新一代环保动力源广受关注。PEM燃料电池有很多部件组成，装配好的部件之间会存在接触压力。气体扩散层(gasdiffusion layer, GDL)和双极板是PEM燃料电池的关键部件，它们之间的接触压力对PEM燃料电池的性能有很大的影响。GDL与双极板之间的接触压力过小，GDL与双极板之间的界面接触电阻就会很大，影响燃料电池的性能，也会使密封失效，造成气体泄漏;GDL与双极板之间的接触压力过大，GDL的孔隙率将会变小，气体传质阻力增加，影响PEM燃料电池的氧化还原反应，也有可能使GDL失效，使燃料电池的性能下降。本文以一台三通道蛇形流场PEM燃料电池为研究对象，采用有限元分析(FiniteElement Analysis，FEA)与实验相结合的方法研究在组装力和温度共同作用下GDL与双极板之间的接触压力大小和分布规律以及对燃料电池电化学性能影响。　　本研究主要内容包括：⑴考虑燃料电池组装力和工作温度耦合作用对PEM燃料电池双极板与GDL间接触压力和电化学性能的影响，基于有限元方法提出了PEM燃料电池组装力-温度顺序耦合有限元分析方法及分析过程。⑵考虑PEM燃料电池中各部件间的接触装配关系和接触属性，建立了包括燃料电池端板、电流收集器、双极板、弹性体垫片、膜电极组件(Membrane Electrode Assembly,MEA)和螺栓等在内的PEM燃料电池完整的三维有限元模型。有限元分析结果表明，燃料电池组装力和工作温度的耦合作用对PEM燃料电池各组件的位移、应力、应变和各组件间接触压力有重要影响。⑶有限元分析结果表明，PEM燃料电池的组装力和工作温度对燃料电池双极板与GDL间的接触压力有显著影响。随着燃料电池组装力的增加，GDL与双极板间接触压力增大;随着燃料电池温度的升高，GDL与双极板间的接触压力也增大。⑷计算结果表明，GDL四周区域的接触压力大于中间区域的接触压力，整体存在不均匀性，且随着组装力和温度的变化而变化。研究结果表明，在组装力为3.0 N·m和温度为80℃时，GDL上接触压力具有最佳的均匀性。⑸实验研究了组装力和温度对PEM燃料电池双极板与GDL间接触压力的影响。结果表明，燃料电池组装力和温度对双极板与GDL间的接触压力有显著影响。随着组装力增大，接触压力增大;随着温度的升高，接触压力也是增大的。实验结果与数值模拟的结果趋势一致。⑹实验结果表明，在组装力为3.0 N·m，温度为80℃所得到的接触压力方差最小，表明在此加载情况下得到的接触压力分布最均匀。实验结果与数值模拟结果相吻合。这表明本文所建立的组装力-温度顺序耦合模型用来预测燃料电池双极板与GDL间的接触压力是可行的。⑺实验研究了组装力和温度共同作用下对燃料电池电化学性能的影响，得到了不同组装力和温度下燃料电池的极化曲线和功率密度曲线。结果表明，组装力和温度对PEM燃料电池的极化曲线有明显的影响。对于本文所研究的PEM燃料电池，当组装力为3.0N·m和电池温度为80℃时，其电化学性能最优。这与有限元模拟结果一致。