质子交换膜燃料电池(PEMFC)将化学能直接转换为电能,具有高效率、零排放和室温快速启动等特点,已成为新世纪汽车、电子等领域最有发展前景的能源之一。PEMFC系统是一个多变量强耦合的非线性系统,其工作性能受到外部环境和内部参数等许多因素的影响,实际工作过程中输出电压不稳定。因此建立比较完善的机理模型对它的动态特性进行深入研究,并采取可行的控制方法来提高PEMFC系统输出电压的稳定性,具有非常重要的理论意义和广阔的应用前景。本文在研究PEMFC机理特性的基础之上,考虑了电池的温度、反应气体流量和双层电荷层作用对电池响应特性的影响,建立了PEMFC的动态模型。该模型分析了电池工作过程中影响输出电压的几个主要因素：电池电动势、活化过电压、欧姆过电压、浓差过电压,并通过负载电流变化考察了PEMFC电压的动态响应。仿真结果表明,所建模型的仿真结果能够正确反映PEMFC的稳态和动态特性,建立的模型可以作为PEMFC控制系统设计的对象。另外,针对PEMFC运行过程中输出电压不稳定及非线性强耦合等控制难点,提出了采用模糊控制思想对反应气体流量的控制进行设计,建立了更为合理的模糊规则表,设计并实现了一个带积分的模糊控制器。该模糊控制器带有积分项,具有输出电压不会随负载电流的干扰而变化的特点。仿真结果表明,带积分的模糊控制能消除系统的稳态误差,而且系统的动态响应快,对参数的适应力强,具有较好的鲁棒性,得到了较稳定的输出电压值。