本发明公开了一种PEMFC双极板流道截面的优化方法及三维质子交换膜燃料电池，优化方法包括：步骤1，建立三维质子交换膜燃料电池几何模型；步骤2，网格划分三维质子交换膜燃料电池几何模型；步骤3，对三维质子交换膜燃料电池几何模型进行模拟计算；步骤4，提取关键模拟参数：对于各三维质子交换膜燃料电池几何模型，均在相同的位置，提取能够侧面反映各三维质子交换膜燃料电池几何模型对燃料电池性能的影响的关键模拟参数；所述的关键模拟参数包括阴极反应气体的速度、阴极反应气体的浓度和电池的电流密度；步骤5，优选双极板流道截面。本发明专注于截面形状对PEMFC性能的影响，减少了计算量并提高了计算稳定性和实用性。