完整的化学反应应该包括一个氧化反应，一个还原反应。要想知道哪一个反应能够发生还原反应和那个反应能够发生氧化反应，需要比较一对半电化学反应中的电极电势。大的发生将会发生还原反应，小的则会发生氧化反应。

而在现实生活中，电化学反应一般处于非标准状态，都会随着电池温度、电压和反应物浓度的改变而变化。

对于可逆电压受温度影响的函数可表示为：论文网

为任意温度T下的电池可逆电压，在常压下，的计算式为：

由上式可以得出，当大多数情况下，任意温度下的电池可逆电压随温度的升高而下降。虽然电池电压随温度的升高而下降，但也不能使燃料电池在低温状态下工作，因为动力学因素阻碍着燃料电池性能随温度降低的增加，实际电池的性能随着温度的增加而升高。温度对电池可逆电压的影响很小，变化量在毫伏级。

可逆电压与压强的关系可表示为：

由上式可知电池的可逆电压随压强的变化和反应的体积有关。当为负时，电池可逆电压随压强的增大而增大。和温度的影响一样，电池电压随压强的变化，变化量很小。

可逆电压随反应物浓度的变化可以用能斯特方程表示。首先定义出化学势：

而化学势通过活度与浓度联系：

而活度取决于反应物质的化学性质。

能斯特方程就可表示为：

同样，对于温度和压强，也有能斯特方程。能斯特方程可以确定可逆电压与压强的变化关系，但是还无法完全解释温度与可逆电压的关系。

浓差电池是依靠同种溶液不同浓度来产生电能的电池，这种电池最能表现斯特方程的意义。

1。3 燃料电池反应动力学

电化学过程是异相的，因为电化学涉及电极和化学物质之间的电荷传输。电流是由于电化学反应产生电子传输而产生的，电流可以当做电荷传输速率的量度。电流密度是电流与界面的面积之比，它是比电流更基本的物理量，主要是因为将反应的有效界面面积加倍则反应速率也会加倍。电流密度j定义为：。电化学反应以及其类似反应的反应速率都是有限的，所以反应产生的电流也是有限的。

由于存在活化能，会阻碍反应物向生成物的转化，也会导致反应速率是有限的。

一个电化学反应，其反应速率总是由于其中最慢的一个步骤决定，能量路径上必然包括一个必须要克服的自由能最大值，因为任何能量稳定的反应物和生成物之间的偏差都有一个自由能的增加，所以最大值才会发生。

要想实现反应物向生成物的转化，必须处于活化态。所以活化态的概率对反应转化速率起决定作用。

净速率是正向与逆向反应的速率差，考虑一个反应的总速率时，必须将两种速率都考虑到。净速率的定义为：，正向与逆向的反应速率一般不相等。我们可以用来表示反应的动态平衡，当正向电流密度和逆向电流密度相等时，此时，。

伽伐尼电势是阳极和阴极界面电势。活化能大小可以通过改变电池电压来操控，带电物质自由能对电压的敏感性很高。理想状态下，净反应速率对反应物和生成物的浓度无影响，但是实际生活中还是有可能影响反应物和生成物的浓度。要想得到的电流多，则电压损失就大。

   Butler-Volmer方程表示为：

   交换电流密度可以反映平衡速率，也就是在没有活化电势的情况下，交换速率的大小。当大的时候反应比较迅速，当小的时候反应比较缓慢。

根据活化电势的大小可以对Butler-Volmer公式进行简化。当非常小的时候，，当非常大的时候，。