质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)具有能量转换效率高、工作温度低、启动快、环境友好、设计操作简单等优点,最有希望成为航天、军事、电动车、移动通信及区域性电站的首选电源。因此,其应用前景十分广阔,市场潜力巨大,是燃料电池研究中的热点。鉴于,目前通过实验手段获得电池内部的温度、压力、物质浓度及电流密度的详细分布比较困难,而且费用很高。采用数值模拟的方法来对PEMFC进行研究,无论是工程上还是技术上都有重要的意义。开发优良的流场是提高质子交换膜燃料电池(PEMFC)性能的一个核心因素。双极板的流场结构与材料对电池性能起着举足轻重的影响。流场结构决定反应剂与生成物在流场内部流动状态以及电池长期运行的稳定性。设计合理的流场应该能均匀分配电池所需燃料与氧化剂,保证电流密度均匀分配；同时将电池的生成水随尾气及时顺利地排出。本文将针对分支结构的质子燃料电池双极板,通过计算流体软件Fluent来进行模拟流场结构及其尺寸的变化对电池性能的影响。描述质子交换膜燃料电池的三维数学模型,包括了流动、传质、电化学反应和水传递等模型。比较了同等条件下,平行流场与分支流场对质子交换膜燃料电池的影响,得出分支流道结构在气压、组分分布和电流密度方面的优越性。最后,根据分支流道结构,优化改进了分支结构的长度比,以改善双极板的电流输出。