w=n
fe
w = nfe
w=nf
en為傳輸的總電荷；f為法拉第常數（1mol電子的電荷量）；e為陰極與陽極的電位差
一般來說如果不考慮膨脹功的話，電功就等於自由能，所以給定溫度下的氧化還原反應可以利用自由能的變化來計算平衡電池電勢：
e =δ
g/nf
e = δg/nf
e=δg/n
f這樣就可以計算得出，25℃，0.1mpa下氫燃料電池兩端的半反應得到理論的電動勢為e =1.23v，同時也是電池能夠輸出的最大有用功。
離子導電聚合物薄膜的薄片+2催化劑層+2氣體擴散層
電解質膜
催化層
氣體擴散層
是mea的組成部分
主要是由多空含碳材料（能夠傳遞電子）如紙或者布料構成
不參與電化學反應
注意：電化學反應發生在氣體擴散層與催化劑層靠近的地方
雙極板對於多個電池結構，相鄰的電極必須彼此連線，雙極板可以實現將特定組分的電子從電池的陽極傳輸到相鄰的陰極
實現相鄰電池之間的電接觸
要有流場
還要必須有利於電池與冷卻器之間的熱傳遞，冷卻單元要插入到雙極板內部
分為電池內部板和端板，端板僅在一側具有通道並且與外部電路連線
一定不透氣
最適合的材料一般是無孔石墨、金屬和複合材料，但是石墨加工困難，金屬密度大且容易腐蝕，所以一般都是在金屬表面新增導電的聚合物、石墨、***、金屬碳化物等沒有腐蝕性和導電性得塗層
具有有效面積
極化特性曲線
化學計量比：實際進入電堆得空氣質素流量與發生反應得理論值之間得比
極化/過電位：描述實際電極電位與平衡電位之間得差異，
極化曲線說明：
幾大能量損失
極化過電位造成的能量損失/極化損失
v =a
lnii
ov = aln\frac
v=alni
oia=
rtαf
a = \frac
a=αfrt
a為tafel常數，i為電荷傳輸的密度，i0為交換電流密度
方程表明：
1. 電化學反應越快，i0越大，活化損失越小，電化學反應越慢，電荷轉移係數α約小，常數a約大，活化損失越大。
2. 交換電流密度i0是影響活化損失的主要因素，pem效能的優化就在於最大化i0，主要的途徑還是：
- 增加催化劑活性
- 提高表面積，電池溫度
- 提高反應物壓力
開路時會存在兩種損失：
**燃料損失：**陽極的氫分子未被氧化而直接穿過了膜與氧化劑進行了氧化反應，乙個氫分子浪費了兩個電子（驅動力：氫濃度差）
**內部電流：**電子直接從膜內跑到了陰極
影響：
開路時，內部電流直接造成電流密度損耗，也就意味著過電壓也就越大，這也就導致了電流為零時，極化曲線中的電壓顯著低於理論值
當外部接入負載時，外部電路會存在明顯的電子流，膜兩側的氫濃度差減小，氫氣滲透的驅動力降低，這時內部電流也會減小，這一部分損耗可以忽略
電阻損失
傳輸阻力造成的損失/極限損失
v li
m=rt
2fln
(ili
l−i)
v_ =\fracln(\frac)
vlim=
2frt
ln(
il−
iil
)操作引數對於極化曲線的影響
可調操作引數：
膜電極元件增濕
反應物壓力
堆溫度化學計量比
反應物壓力
能斯特方程可以剖析壓力的影響：
不管是氫氣還是氧氣，壓力增加都對於電堆輸出的壓力增加有明顯作用
壓力越大，極化曲線上移動
電堆溫度
化學計量比（r=h/o）催化劑耐久性
電解質膜耐久性
溫度
壓力
溢流現象：燃料電池元件內部積水過多。
增濕內部增濕：小功率電堆
外部增濕：高溫條件下，採用
燃料電池系統效率
燃料電池系統動力性
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