质子交换膜燃料电池内部水气分布的均匀性对电池性能影响很大，必须保证电池内部的水、气平衡。不同工作温度下电池内部的水包含液态水、膜态水和水蒸气，且各状态间会相互转化，必须考虑电池内部水的传输及不同状态之间的转化机理。为此建立一个三维两相流水传输机理(WTM)模型，将WTM模型耦合进ANSYS Fluent中进行仿真。通过建立燃料电池测试平台，在不同工作温度下测试电池的极化曲线，以验证WTM模型的可靠性并研究电池内各组分的分布规律。结果表明：WTM模型仿真结果与实验数据的最大误差为5.34%；当工作温度从60℃变为65℃时，功率密度的增幅最大，为4.74%；在工作温度较低时，膜水含量和质子电导率随温度的升高而显著增加，在高温时增长趋于平缓；当工作温度为65℃、70℃时转肋区域的膜水含量较高，在气体的出、入口出现了较为明显的极小值区域；流道脊下的氧气含量低于流道沟，而流道的转肋区域氧气含量明显高于其周边区域。