为了提高质子交换膜（PEM）电解槽的性能，降低电压损耗，提升运行稳定性，在一定假设条件下，使用Comsol软件建立了全尺寸多通道的质子交换膜电解槽三维模型，并将仿真计算结果与文献中同尺寸PEM电解槽试验测试结果进行对比验证，仿真结果与文献试验测试结果基本吻合。基于此电解槽模型研究了流道高度、堵块、脊宽度等对PEM电解槽性能的影响，从而优化流场结构。仿真结果显示，在研究设定的PEM电解槽尺寸下，最佳流道高度为2 mm；在流道顶部设置堵块可使扩散层内氧气质量分数下降约2.6%，膜电极平均温度下降2.2 K左右，电解槽的电解电势减少0.023 5 V左右；流场脊宽度由2 mm减小至1 mm时，平均氧气质量分数下降约8.7%，膜电极平均温度下降6.21 K，电解槽电解电势下降0.04 V左右。优化后的流场结构有利于循环水带走扩散层内氧气，降低氧气气泡堵塞扩散层孔隙的可能性，减小传质阻力，增强传热过程，及时排出电解槽中多余热量，降低电解槽电解电势，提高电解槽性能和运行稳定性。