高温质子交换膜燃料电池是在传统低温质子交换膜燃料电池的基础上开发的一种新型燃料电池,是燃料电池领域新的研究热点之一。其120-180℃的工作温度使得燃料电池的水管理得到了简化,避免了燃料电池出现水淹的问题。但是其内部的水传输与分布对高温质子交换膜燃料电池的性能以及控制策略仍然有很大的影响,研究如何进一步提高高温质子交换膜燃料电池性能并且确定燃料电池内部的水传输与分布是非常必要的。本文围绕以上两点主要开展了以下工作:（1）归纳整理了质子交换膜燃料电池工作原理及其反应机理并延伸到高温燃料电池模型。总结国内外在高温质子交换膜燃料电池方面的研究进展,对已有的质子膜燃料电池相关文献进行了系统的研究。（2）建立了高温质子交换膜燃料电池的三维稳态仿真模型和二维瞬态仿真模型。根据质子交换膜燃料电池的工作原理及反应机理,通过COMSOL多物理场仿真软件进行模拟仿真。（3）围绕高温质子交换膜燃料电池的结构参数:催化层厚度、质子交换膜厚度,材料参数:质子交换膜种类、磷酸掺杂度,以及工况参数:温度,对高温质子交换膜燃料电池性能和水分布与传输展开研究,分析了这些参数与燃料电池性能表现以及水传输与分布的关系。研究了在阳极关闭情况下,燃料电池内部水传输扩散的传质现象。（4）设计制作并组装了高温质子交换膜燃料电池,进行了燃料电池的气密性测试,搭建了高温质子交换膜燃料电池分析测试平台,并进行了变流强制活化试验以及升温测试。研究结果发现:（1）对于高温质子交换膜燃料电池性能分析,不同参数对电池性能的影响由极化曲线和功率密度曲线表示。结果表明,对于高温质子交换膜燃料电池,最佳的工作温度约为160-180℃。对于催化层的厚度而言,电池性能随着催化层厚度从100μm减小到10μm而明显提高,合适的催化层厚度为10μm到40μm之间。对于质子交换膜厚度而言,燃料电池的性能同样会由于膜厚度的减小而升高。合适的质子交换膜厚度大约为20μm-60μm。（2）对于高温质子交换膜燃料电池阴极水传输与分布而言,高温会使得燃料电池生成更多的水,当端电压降低,生成的水会增多。对于质子交换膜材料,采用PBI质子交换膜的燃料电池在相同端电压的情况下生成的水浓度要高于采用Nafion膜和PBI/PTFE复合膜燃料电池的水浓度值。对于磷酸掺杂度的影响,总的来说磷酸掺杂度越高,燃料电池产生的水越多。（3）对于阳极关闭情况下高温质子交换膜燃料电池阳极水传输与分布而言,在高温质子交换膜燃料电池阴极区域,水在流道处的浓度均要低于其在扩散层的浓度。在水平方向上仿真结果呈现出从入口处到出口处浓度值逐渐增加的情况。在高温质子交换膜燃料电池阳极区域,由于阳极端氢气随着电化学反应而被消耗,入口边界处源源不断地补充消耗掉的氢气,因此由阴极端扩散到阳极的水会慢慢被气流推向到阳极出口边界处并积累。最后,当扩散到阳极的水浓度与阴极处电化学反应生成的水浓度相等时,整个高温质子交换膜燃料电池水分布处于动态平衡之中。