翟 双，周 苏，2，3，陈凤祥，张传升

（1.同济大学汽车学院，上海201804；2.同济大学新能源汽车工程中心，上海201804；3.同济大学中德学院，上海200092）

燃料电池被认为是21世纪最有前途的能量转化装置之一，可广泛运用于交通、固定发电厂及可移动电源等.质子交换膜燃料电池（PEMFC）具有低噪音、低操作温度和高效率等特点，PEMFC发动机是新能源汽车的理想动力系统.经过数十年的研究，PEMFC技术在材料、系统集成及控制等方面取得了长足进步.与其他工程问题一样，PEMFC系统的数值仿真在系统设计与匹配、优化和辅助实验研究等方面发挥了不可替代的作用.

目前，PEMFC的数学模型可以分为下述3类.第一类是分布参数模型［1］.该类模型基于质量、动量、组分和电荷等守恒方程，可以描述电池内部压力场、速度场、组分浓度、电场和液态水等的空间分布.但是，该类模型主要针对稳态工况，较少涉及可能引起电堆故障的特殊工况.另外，该类模型往往没有考虑外部辅助单元（如空压机、增湿器和冷却装置等）对电堆性能的影响.第二类是集总参数模型［2］.该类模型主要用于描述和分析燃料电池（堆）的动态响应.集总参数模型由于仿真用时较短、操控方便，故常被用于动态仿真分析和控制设计.集总参数模型不能提供燃料电池内重要物理量空间分布的信息，不适用于研究燃料电池流场结构设计、优化等问题.第三类是混合参数模型或协同仿真模型［3］，即分布参数模型描述燃料电池（堆），集总参数……