（1）影響PEMFC性能的內(nèi)在因素主要有：

①燃料電池的結(jié)構(gòu)形式和尺寸。

②質(zhì)子交換膜的材質(zhì)和工藝。

③質(zhì)子交換膜的電導(dǎo)率。

④質(zhì)子交換膜厚度。

⑤采用的氧氣的純度。

⑥燃料氣體中所含的其他氣體等。

（2）影響PEMFC特性的外在因素主要有：

①氣體的含水率。

②燃料電池的工作溫度。

③氫氣和氧化劑的壓力。

④燃料電池的密封性等。

使用的氧化劑有：純氧、不同純度的氧化劑和一般的空氣（含氧氣21%左右），使得PEMFC所產(chǎn)生的電壓、電流和功率也隨著變化。在PEMFC使用的氫燃料氣體中難免會混合大氣中的一些其他氣體，最常見的有：氮?dú)猓∟2）、二氧化碳（CO2）和一氧化碳（CO）等，很明顯有些其他氣體混雜在氫燃料氣體中不僅影響PEMFC的性能，有的氣體還對PEMFC的性能造成損害并使電壓大大降低。

使用的氫氣有：液態(tài)超低溫的高壓氫氣、不同壓力的氣態(tài)壓縮氫氣、儲氫合金吸附的氫氣、用甲醇及汽油經(jīng)過改質(zhì)所產(chǎn)生的氫氣等，因此氫氣的壓力各不相同。不同壓力的氫氣在進(jìn)入PEMFC之前，有的需要用減壓閥，將氫氣的壓力降低到PEMFC的工作壓力。氧化劑或空氣則是采用空氣壓縮機(jī)來增壓，隨著PEMFC所采用的氫氣壓力不同，氧化劑或空氣壓力也有所不同，氫氣和氧化劑的壓力變化，使得PEMFC所產(chǎn)生的電流、電壓和功率也隨著變化。

在PEMFC中，要求質(zhì)子交換膜對氫離子有良好的透過性，但又不允許其他物質(zhì)和H2透過，這是質(zhì)子交換膜的主要特性。質(zhì)子交換膜的厚度為對膜的電阻和對氫離子透過性有重要的影響。質(zhì)子交換膜的厚度為50～180μm，質(zhì)子交換膜的厚度選用與質(zhì)子交換膜的材質(zhì)、抗拉強(qiáng)度及工作環(huán)境有關(guān)。薄的質(zhì)子交換膜可以降低電阻和提高電導(dǎo)率（質(zhì)子交換膜的電化學(xué)性能主要是質(zhì)子交換膜的導(dǎo)電性能，質(zhì)子交換膜的電導(dǎo)率用“（Ω·cm）-1”來表示），加快燃料電池的反應(yīng)速度，但質(zhì)子交換膜太薄會因?yàn)閺?qiáng)度不足而破損，影響了燃料電池的正常工作。

在工作時質(zhì)子交換膜必須保持濕潤，用含水率來表示質(zhì)子交換膜的含水量。含水率對膜的質(zhì)子擴(kuò)散、質(zhì)子傳遞、質(zhì)子滲透和膜電阻有重要的影響，不同材質(zhì)的質(zhì)子交換膜要求有不同的含水率。在一定的含水率條件下工作時PEMFC處于最佳狀態(tài)，含水率過低或過高，會使質(zhì)子交換膜燃料電池的效率降低。為保證PEMFC的正常工作，參加反應(yīng)的氫氣和氧氣必須按質(zhì)子交換膜含水率的需要，對氣體進(jìn)行加濕。加濕的方法有外部加濕和內(nèi)部加濕，一般主要采用內(nèi)部加濕。

水中含有離子，則有可能產(chǎn)生漏電現(xiàn)象，使燃料電池的效率降低，因此，對水要進(jìn)行脫離子處理。但是，脫離子水對鋁制散熱器的構(gòu)件有腐蝕作用，而且在0℃時會結(jié)冰，因此，脫離子水需要采用獨(dú)立的封閉循環(huán)系統(tǒng)。脫離子水采用熱交換器與外界冷卻水系統(tǒng)進(jìn)行熱交換，因而需要加大散熱器的散熱面積，同時保持2℃～3℃的余熱，以防止冷卻水結(jié)冰。因此，冷卻所消耗的功率要比內(nèi)燃機(jī)冷卻所消耗的功率更大一些。

PEMFC在反應(yīng)過程中要保持一定的溫度，要求控制PEMFC反應(yīng)后生成的水不會因溫度過高而變成蒸氣。在常壓條件下，PEMFC的溫度控制在70℃～80℃；在壓力為3MPa左右時，PEMFC的溫度控制在70℃～90℃；在壓力為0.4～0.5MPa時，PEMFC的溫度控制在不超過102℃。PEMFC的溫度低于限定溫度時，會導(dǎo)致極化增大，使PEMFC性能惡化。PEMFC的溫度高于限定溫度時，則會影響質(zhì)子交換膜的熱穩(wěn)定性，也會使PEMFC的性能惡化。

PEMFC在限定的溫度范圍內(nèi)溫度增高時，參加反應(yīng)的氣體分子運(yùn)動加快，分子向催化層擴(kuò)散，質(zhì)子從陰極向陽極的運(yùn)動速度也加快，因此，在相同的電流密度下，PEMFC工作電壓會升高，功率會增大，效率也有所提高。但反應(yīng)時的溫度增高有一定限度，需要采取熱管理系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)來控制反應(yīng)的溫度，控制PEMFC反應(yīng)過程能夠正常進(jìn)行。

燃料電池在反應(yīng)過程中有氫氣、氧氣、其他混雜氣體和水等，它們必須嚴(yán)格地分離，因此，在膜電極、集流板之間要有嚴(yán)密的密封，通常采用膜電極、集流板和交換膜整體壓合的工藝。在燃料電池系統(tǒng)中的各種管道、閥件、儀表和控制器的連接處也必須保證嚴(yán)密的密封。氫氣的泄漏不僅降低了燃料電池的效率，而且會引發(fā)氫氣燃燒的事故。

PEMFC組是用不同個數(shù)的單體PEMFC串聯(lián)組成，用端板將不同個數(shù)單體PEMFC緊密地裝配到一起，組成不同規(guī)格的PEMFC組。PEMFC組本身的結(jié)構(gòu)比較簡單，沒有運(yùn)動構(gòu)件，不需要潤滑，便于維修。在燃料電池汽車所采用的燃料電池發(fā)動機(jī)中，為保證PEMFC組的正常工作，除以PEMFC組為核心外，還裝有氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、反應(yīng)生成物的處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。只有這些輔助系統(tǒng)匹配恰當(dāng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)，才能保證燃料電池發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

由于燃料電池工作時要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)送入燃料電池使用的燃料和氧化劑，因此燃料電池使用的燃料和氧化劑均為流體（即氣體和液體）。最常用的燃料為純氫、各種富含氫的氣體（如重整氣）和某些液體（如甲醇水溶液）。常用的氧化劑為純氧、凈化空氣等氣體和某些液體（如過氧化氫和硝酸的水溶液等）。

由于燃料電池通常以氣體為燃料和氧化劑，而氣體在電解質(zhì)溶液中的溶解度很低，為了提高燃料電池的實(shí)際工作電流密度，減少極化，一方面應(yīng)增加電極的真實(shí)表面積，另一方面應(yīng)盡可能地減少液相傳質(zhì)的邊界層厚度。

多孔氣體擴(kuò)散電極就是為了適應(yīng)這種要求而研制出來的。正是它的出現(xiàn)，才使燃料電池從原理研究發(fā)展到實(shí)用階段。由于多孔氣體擴(kuò)散電極采用擔(dān)載型高分散的電催化劑，不但比表面積比平板電極提高了3～5個數(shù)量級，而且液相傳質(zhì)層的厚度也從平板電極的0.1mm壓縮到0.001～0.01mm，從而大大提高了電極的內(nèi)部保持反應(yīng)區(qū)的穩(wěn)定，是一個十分重要的問題。