PEM电池堆的单片较差表现出短板效应依然是电堆发挥出高性能的制约性因素之一。本文旨在研究PEM电池堆在额定工况下的单片一致性的特征。通过实验的手段，结合理论分析，定性的研究了各运行参数对PEM电池堆单片一致性的影响；采用田口法定量的研究了各运行参数对PEM电池堆的单片一致性的影响程度，并进行优化设计。主要的研究成果如下：　　 (1)通过理论分析，指出PEM电池堆的单片一致性在不同的电流密度区域其主要的影响因子不同；单池波动率能够真实有效的反映PEM电池堆单片一致性，适用于所有的情况，被认为是最优的评价方法。　　 (2)PEM电池堆的单片一致性随着各运行参数的增加先逐渐的变好，达到最优值，然后逐渐的变差，这主要是由于各运行参数对电堆单片一致性的影响具有双重效应，当正向效应大于反向效应时，其一致性变好；当正向效应小于反向效应时，其一致性变差。PEM电池堆单片一致性最好时对应的各运行参数分别为：λair=4、T=60℃、P(绝对压力)=200kPa和RH=80％。　　 (3)在运行参数中，反应气体的进口压力P为高度显著因素，电堆的温度T和阴极过量系数λair为显著因素；最佳的运行参数组合为：λair=4、T=60℃、RH=80％和P=200kPa。在该工作条件下，当负载电流为180A时，电堆的单池波动率的实测值为0.692％，在以0.95为置信区间[0.531％0.851％]内，表明优化的最佳条件具有可信赖性。