Los electrólisis de membrana de intercambio de protones (PEMWEs) son una tecnología prometedora para la producción de hidrógeno verde. Sin embargo, la adopción de sistemas de producción de hidrógeno basados en PEMWE sigue siendo limitada debido a varios desafíos, incluidos altos costos de materiales, rendimiento y durabilidad limitados, y dificultades para escalar la tecnología. El modelado computacional sirve como una herramienta poderosa para abordar estos desafíos mediante la optimización del diseño del sistema, la mejora del rendimiento de los materiales y la reducción de costos generales, acelerando así el despliegue comercial de la tecnología PEMWE. A pesar de esto, los modelos convencionales a menudo simplifican en exceso componentes clave, como las capas de transporte porosas y de catalizadores, al asumir una porosidad constante y al ignorar la heterogeneidad espacial encontrada en electrodos reales. Esta simplificación puede tener un impacto significativo en la precisión de las predicciones de rendimiento y en la eficiencia general de los electrólisis. Este estudio desarrolla un marco matemático para modelar distribuciones de porosidad variable, incluidos perfiles constantes, linealmente graduados y escalonados, y deriva expresiones analíticas para la permeabilidad, la difusividad efectiva y la conductividad eléctrica. Estas funciones se integran en una simulación COMSOL tridimensional de dominios múltiples para evaluar su impacto en el rendimiento electroquímico y el comportamiento del transporte. Los resultados revelan que, aunque las variaciones de porosidad tienen un efecto mínimo en la polarización a bajas tensiones, influyen significativamente en la presión interna, la distribución de especies y la evacuación de gas a cargas más altas. Un hallazgo notable es que la inversión de la porosidad escalonada - colocando una alta porosidad cerca de la membrana en lugar del canal - puede aliviar la acumulación de oxígeno y mejorar la densidad de corriente. Una comparación multifactor destaca esta configuración invertida como la más favorable entre las estrategias probadas. El enfoque de modelado propuesto conecta de manera efectiva la teoría de medios porosos y el análisis electroquímico a nivel de sistema, ofreciendo una plataforma flexible para el diseño futuro de electrodos porosos en PEMWE y otros sistemas de conversión de energía.