步骤二：电化学反应。

一个完整的电化学反应一般有两个半电化学。反应物输送到电极会发生电化学反应，以最简单的氢燃料电池为例，其电化学反应：

阳极：H2→2H++2e-（氧化反应）

阴极：½O2+2H++2e-→H2O（还原反应）

由初等物理学我们可以知道，

电荷Q=nNAqN=nFN

电流I=Q/t=nF/t

式中：NA=6。022x1023为阿伏伽德罗常数；

      q=1。68x10-19C/mol为电子电荷；

      F≈96400C/mol为法拉第常数；

      N为反应总量；

      n为电子传输的摩尔数；

      t为时间变量；

在电化学反应中，反应物的摩尔数与流动的电子摩尔数总是存在整数倍的关系。例如上例中氢燃料电池，每摩尔氢气反应或每½摩尔氧气反将会产生2mol电子，那么n即为2。由上式可知燃料电池产生的电流与单位时间内有多少数量电子生成有关，是单位时间内反应物的参与反应量的某个整数倍关系，即与反应速率有关，并且我们知道随反应速率的提高，其产生的电流会随之增大。通常采用催化剂来提高电化学反应速率，从而提高电流的输出。

步骤三：电子电荷与离子的传导。

由电荷守恒，阳极或阴极产生的离子或电子必将在阴极或阳极被消耗。对电子而言，只要有外电路存在，电子就能完成导电传输过程。然而对离子来说，这个传输过程就显得很困难。主要原因是离子相对于电子而言体积大许多且质量重许多，而且在离子传输过程中，电解质必须为离子的流通提供必要的流动路径。相对于电子来说，离子传输过程会有明显的电阻损耗且效率也低许多。因此，技术上我们希望尽可能地缩短离子的传输路径，即减小电解质的厚度，以降低其电阻，改善电池的总体性能。但存在许多现实的难题（如机械强度、短路、燃料渗透、绝缘击穿等）限制了电解质膜的厚度。

步骤四：生成物排出。

燃料电池反应后的生成物需要及时地排出，否则将会阻碍燃料电池的继续反应。另外，多余的燃料也需要及时回收，否则将会造成浪费与环境污染。一般来说，反应物的排出不是很严重的问题且反应物的供给有利于生成物的排出，所以经常会被忽略。但对于PEMFC，生成物水如没有及时导走，将会引起“溢流”的现象。文献综述

1。3 燃料电池的优势及缺点

（1）能量转化效率高。

燃料电池发电的能量转化效率不受卡诺循环的限制，是普通内燃机的2~3倍。

（2）零污染。

以纯H2为燃料时，产物仅为纯净的水；以富氢气体为燃料时，在使用前已经脱硫，而且其反应过程没有存在高温燃烧，故不产生NOx、SOx等污染气体，且CO2的排量极低，因此基本上可以说是实现了零污染。

（3）低噪音。

构造简单且运动部件少，按电化学原理反应工作时产生的噪音低。在11MW级大型燃料电池电站周围，测得的噪音低于55分贝。

（4）燃料多样性。

富含氢的燃料都能作为燃料电池的燃料，如天然气、煤气、石油等化石能源，或是甲醇、沼气等可再生的生物质能。因此，燃料电池的燃料来源广、储量大，可缓解当前世界的能源危机。但这些燃料在使用前都必须经过重整器，转化为氢气后才可用于作为燃料电池的燃料。

（5）可靠性高。

当负载变动时，燃料电池会迅速响应。无论是过载还是低载运行，其对燃料电池的效率影响不并大。因其具有高度可靠性，可用于作为应急电源。