隨著全球化石燃料消耗量日益增加，對于清潔能源的應用需求日益增加。氫能來源豐富，可以高效轉化，使用過程無排放污染，作為二次能源的載體，在工業、交通等領域中有重要前景。從1968年通用汽車設計生產了d一輛氫燃料電池汽車開始，將氫能應用于交通出行一直是解決環境污染和能源供需問題的重要途徑。隨著近年來新能源汽車的發展趨勢日益強勁，燃料電池汽車也得到越來越多的關注。

豐田汽車公司在2014年12月推出的氫燃料電池汽車Mirai，作為全球d一款量產的氫燃料電池車，在技術領域與氫燃料電池等方面具有較大的參考意義和分析價值。

中國汽車技術研究中心有限公司數據資源中心于2017年購入Mirai，并對其進行了長期的整車性能分析試驗。燃料電池系統是本款車的核心部件。

氫氧燃料電池，以氫氣為負極，以氧氣為正極，通過一系列化學反應將燃料轉化為電能，是一個無窮盡的能量轉換裝置，而非能量提供者，由于其具有轉換效率高、排放廢棄物少、功率范圍廣、容量大、無需充電、噪音低等特點，現已在移動電源、應急電源、家庭電源、電廠發電、飛機、軍事、潛艇等方面具有廣泛應用，但其也具有結構復雜、價格昂貴等缺點，限制了其進一步的發展。

工作原理如下圖所示，氧氣由進氣格柵進入到燃料電池中，氫氣通過儲氫罐進入到燃料電池中，二者在燃料電池中發生反應，從而產生電能通過電機驅動汽車行駛。

燃料電池的基本原理請參考下圖，簡單來說就是電解水的逆反應。把氫氣和氧氣分別供給陽極和陰極，氫通過Pt催化劑生成氫離子，失去的電子通過外電路到達陰極，產生電能；與此同時，陽極側的氫離子通過質子交換膜到達陰極與氧氣反應生成水?？此坪唵蔚脑?，實則并不是那么簡單。

以直行單流道單體質子交換膜燃料電池為研究對象，借助于CFD軟件的PEM模塊對不同工作環境下（工作壓力、工作溫度和濕度）下的電池進行數值模擬，研究低電流密度條件下壓力、溫度和濕度對燃料電池性能的影響程度。

質子交換膜燃料電池的組成部分主要包括陽極集流板、陰極集流板、陽極氣體流道、陰極氣體流道、陽極氣體擴散層、陰極氣體擴散層、陽極催化劑層、陰極催化劑層和質子交換膜，其中氣體流道為單直行流道。

近年來，我國在能源方面進行了戰略性調整，將研究開發的重點逐漸轉向氫能，其中，汽車工業的氫燃料電池利用氫能研發進展較快，目前我國的燃料電池商用車已進入產業化發展的初期階段，為加強競爭力以更好參與全球燃料電池產業和技術市場，應提高燃料電池關鍵材料與核心組件、加氫站核心部件和關鍵技術的國產化率，推動燃料電池汽車制造和加氫站建設成本的大幅降低。在氫資源豐富的地區率先開展燃料電池汽車的商業化推廣，有效降低氫氣使用成本；隨后通過技術提升和市場輻射，帶動我國氫能燃料電池產業的整體技術進步和產業發展。