根据电解质的材料对燃料电池做了系统的分类。分为磷酸盐燃料电池、聚合物电解质膜燃料电池、碱性燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池[1]。这5种燃料电池电化学基本原理相同，材料、工作温度和耐毒性不同。

首先电流的大小是与接触面积的大小成正比。所以，一般燃料电池都会设计成薄的平板，并且在电极开孔以增大接触面积，结构上电解质将阳极与阴极隔开。然后指出燃料电池分为4个过程，即反应物的传输、电化学反应、离子和电子的传导以及生成物的排出。

燃料电池的性能。通过电流-电压特性图来表示燃料电池的性能。通过功率密度曲线可以反应功率密度和电流密度的函数关系。其中，燃料电池的电压可以反应燃料电池的效率。从而指明了实现燃料电池高电压工作可以提高燃料电池效率。但是，在现在维持高电压状态还是很困难的，有着各种各样的损耗，其中活化损耗、欧姆损耗和浓度损耗是影响燃料电池电压下降的主要因素。

燃料电池的合理使用对环境是很友好的。未来的氢能经济系统虽然很难实现，但是给现代能源的发展指明了方向。

1。2 燃料电池热力学

我们能找出热力学的一般规律，符合人类的生活经验。但是，热力学量的含义是什么，能量是什么，为什么不会产生和湮灭仍然超出人类的理解范围。我们只能在一些定律的基础上利用能量来创造价值。

燃料的总能量用内能来表示。内能是微观数量级上微粒相互作用的能量。

热力学第一定律是研究系统能量利用的重要定律。可表示为：

传热和做功是封闭系统两种常见的能量传递的方式。所以热力学第一定律也可表示为：

热力学第二定律中引入了熵的概念。熵是系统混乱程度的量度。可以作为判断热力学过程是否是自发的过程。

热力学势是可以表示物体之间能量传递的方向。内能可以表示为：

内能（U）作为一种热力学势，但是因为S和V在实验中无法直接测量，所以需要一个新的与内能等价的热力学势。因此，引入吉布斯自由能（G）。吉布斯自由能作为温度和压强的函数，温度和压强可以直接测量。吉布斯自由能可以表示为：

焓是S和p的函数，也是一种热力学势。

另外一个热力学势是亥姆霍兹自由能（F），是温度和体积的函数。

变量通常分为本征变量和非本征变量，本征变量与系统内物质的含量无关，非本征变量随着系统物质含量增加而变大。一般用小写字母表示本征变量，大写字母表示非本征变量。

从热力学角度来说，不是所有的潜能都可以转化成有用功，吉布斯自由能是一个系统的最大做功潜能。在恒温恒压下，系统输出的最大电功就是吉布斯自由能变化负值。

吉布斯自由能可以用来判别化学反应的自发性。

当△G>0时，反应是非自发的，不但不能提取电功，还需要加入电功才能使反应发生；

当△G=0时，达到平衡状态，无法从反应中提取电功；

当△G<0时，是一个自发过程，从反应中可以提取电功。

自发反应的过程被称为“下坡”过程。从热力学角度来说，自发反应可以产生电功，是非常有利的。但由于动力学的阻碍，很多自发反应无法发生。

吉布斯自由能与电压的关系可以表示为：

吉布斯自由能决定了电化学反应的可逆电压。上式给出了计算可逆电压的公式。但是常用的电势已经被计算出来冰整理成标准电极电势表，可逆电压的可以直接由电极电势表确定。