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近年来,由于能源匮乏与环境恶化日益严重,使得能源和环境成为当今社会的两大热门话题,解决好这两大问题是人类生存和发展的基础,为了解决这一问题人们不断地对新能源进行了开发和研究,其中质子交换膜燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC）以高效、清洁、应用范围广泛成为了最具发展潜力的新能源之一。现阶段针对PEMFC的研究主要为开发新材料的特性、发电性能如电流密度分布、电压变化、耐久性等方面,而对其在高温工况下燃料电池内部温度分布的研究尚处于发展阶段,并且研究高温工况（80℃～100℃）可以提高燃料电池的整体性能。在高温工况下,单体部件结构参数对单体燃料电池内的温度分布均匀性及发电性能有较大的影响。因此,本文的研究核心为燃料电池内部的温度分布情况,特别是反应表面的温度分布情况。为研究燃料电池反应表面温度分布对其发电性能和使用寿命的影响,本文采用实验的方法,利用热像仪测得双极板背面温度,并通过一维换热模型计算反应表面温度分布,将计算结果与实验得到的发电性能对应后进行评估分析,其中反应表面温度特性通过反应表面温度(Treact)与供气初始温度(Tini)的差值(Treact-Tini)进行评估。本文的操作变量为供气初始条件（供气化学计量比、供气相对湿度、供气初始温度）和单体部件结构参数（质子交换膜（PEM）类型、气体扩散层（GDL）类型）。主要的研究内容和结论如下:（1）供气化学计量比影响分析:供气化学计量比选取不同参数变量下的1.5、2.0和3.0为研究对象,结果表明供气化学计量比对温度分布的影响较小且不受相对湿度、初始温度和单体部件类型变化的影响。（2）供气相对湿度影响分析:供气相对湿度选取不同参数变量下的A40%RH C80%RH、A80%RH C40%RH和A80%RH C80%RH为研究对象,结果表明单体部件为Nafion211和TGP-H-030时不受供气相对湿度的影响,为Nafion115和TGP-H-060时影响较大且在相对湿度为A80%RH C80%RH时发电性能最佳。（3）供气初始温度影响分析:供气初始温度选取不同参数变量下的80℃、90℃和100℃为研究对象。结果表明随着初始温度的升高,Treact-Tini降低,并且供气初始温度为100℃时,由于PEM膜内水分蒸发速率增加以及其微观结构的损坏,导致了质子导电率减弱,因此在该温度下发电性能大幅度降低。（4）PEM厚度影响分析:PEM厚度选取不同参数变量下的Nafion 115、Nafion211和Nafion 212为研究对象。结果表明当PEM类型为127μm的Nafion 115时,PEM的水吸收率较高且水容量较大,反应过程中PEM的质子导电率和Treact-Tini的分布均匀性增强,燃料电池发电性能升高。但当PEM类型为25μm的Nafion 211和51μm的Nafion 212时,PEM的水吸收率较低且水容量较小,质子导电率和Treact-Tini的分布均匀性减弱,燃料电池发电性能降低。（5）GDL厚度影响分析:GDL厚度选取不同参数变量下的TGP-H-060和TGP-H-030为研究对象。结果表明当GDL类型为110μm的TGP-H-030时,由于排水性较好,可以防止生成水的滞留,使得反应过程中从入口到出口均匀地进行电化学反应,燃料电池发电性能升高。因此可以得出,降低GDL厚度可以提高燃料电池发电性能。