طراحیمناسب میدان‌های جریان یکی از عوامل مهمی است که مستقیماً بر عملکرد پیل‌های سوختیغشای تبادل پروتون تأثیر می‌گذارد. میدان‌های جریان نقش مهمی در انتقال مناسبگازهای واکنش‌دهنده بر روی سطوح الکترود دارند. اعتقاد بر این است که توزیع همگنواکنش‌دهنده‌ها باعث بهبود واکنش الکتروشیمیایی، مدیریت آب، توزیع یکنواخت چگالیجریان و دما می‌شود. عدم یکنواختی توزیع جریان ممکن است باعث مسدود شدن مسیر جریانو جاری شدن سیلاب در سمت کاتد شود. از طرفی خشک شدن غشاء به دلیل عدم یکنواختیتوزیع دما است که باعث افزایش مقاومت غشاء و درنتیجه کاهش رسانایی یونی و طول عمرغشاء می‌شود. بنابراین، طراحی میدان جریان کارآمد به‌عنوان یک ایده کاربردی می‌تواندبر ایجاد این مشکلات احتمالی غلبه کند که لزوم این تحقیق را بر ما آشکار می‌سازد.در این تحقیق به‌صورت عددی و آزمایشگاهی به بررسی تأثیر هندسه میدان جریان برعملکرد پیل سوختی غشای تبادل پروتون پرداخته شده است. با بررسی تحقیقات و مطالعاتانجام شده در مورد هندسه های مختلف کانال های جریان، یک طرح جدید با الهام از طرحهای مارپیچ و موازی برای افزایش انتقال جرم، مدیریت آب و در نهایت افزایش عملکردپیل پیشنهاد شده است. کاهش افت فشار و توزیع یکنواخت­تر واکنش دهنده ها در میدانهای جریان به عنوان معیارهای اساسی در طراحی درنظر گرفته شده است. برای دستیابی بهاین اهداف، مدل‌های سهبعدی پیل سوختی غشاء تبادل پروتون با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی برای میدان‌های جریان جدید(که نوع V دندانه‌دار نامیده شده است) و رایج (مارپیچ، موازی و ترکیب سریمارپیچ- موازی) تجزیه و تحلیل شده­اند. نتایج نشان داد که افت فشار در طرح جدیدنسبت به سایر موارد کمتر و توزیع سرعت نیز یکنواخت‌تر است. همچنین، نتایج نشان دادکه محتوای آب غشا در طرح V دندانه‌دار بیشتراز طرح‌های رایج است که این امر باعث افزایش هدایت پروتونی غشاء می‌شود. علاوه بر این، کانال های جریان پیشنهادی نسبت به طرح های مارپیچ وموازی برای حذف آب مایع عملکرد بهتری دارند، به طوری که میزان آب مایع تولید شدهدر طرح V دندانه‌دار به ترتیب حدود3/16 درصد و 26/16 درصد کمتر از هندسه مارپیچ و موازی است. زمانی که آب مایع در کانال های V دندانه‌دار کاهشمی یابد، اکسیژن بیشتری در سطح الکترود کاتد نفوذ می کند که این موضوع باعث بهبود شدتواکنش الکتروشیمیایی، چگالی جریان و عملکرد پیل سوختی می شود. در نهایت مشخص شد که استفاده از کانال‌های V دندانه‌در، شارچگالی جریان متوسط در سمت کاتد را در مقایسه با کانال‌های مارپیچ و موازی به ترتیبحدود 5/41 % و 88/21 % افزایش می­دهد. همچنین، نتایج منحنی پلاریزاسیون به ترتیبافزایش 19/2 % و 5/2 % را در مدل V دندانه‌در نسبت به کانال‌های مارپیچ و موازی نشان داد.