我所理解的氢燃料电池(第三章：极化-上)
3-7 氢燃料电池的极化
在氢燃料电池的实际工作过程中，因为外部电流的存在，实际工作电压会低于平衡电压，这种电极电势偏离平衡电势的现象，被称为“极化”。
极化，可以理解为“电极发生了变化”,电极从定义上理解就是催化层，即发生电化学反应的地方。另一个角度来看，电极就是电子与离子共同的出发点，也是电子与离子殊途同归的终点，电极可以理解为电的始点和终点，所以这里就可以把极化理解为电在始点和终点发生了变化。
这里的电指的是电势，而非电流，虽然电流是从无到有，但根据B-V方程可知，过电位是产生电流的原因，所以有了电势的变化才有的电流变化，即电势变化在前，电流变化在后。总结起来，极化就是电势在电极上发生了变化，这种电势变化就是相对平衡电势来说的。这样就完全把“极化”定义完全拆解来理解了。
根据氢燃料电池的动力学过程(3-2章节)，电极极化的类型分为传质极化(浓差极化)和电化学极化(活化极化)。因为氢燃料电池存在内外电路电阻，当有电流通过时，会发生欧姆损失，此极化为欧姆极化。
3-7-1 内部电流与燃料交换损失
前文讲述了氢燃料电池的开路电压、可逆电压及理论电压，理论上来讲这三者是相等的。但实际中，开路电压要小于理论电压(可逆电压)。
氢燃料电池所使用的质子交换膜，理论上只会传导质子(氢离子)，不会传导电子，也不会滲透反应气体。就像这个世界上没有绝对的事一样，质子交换膜多多少少都会传导少量的电子，同时也会有少量的氢气与氧气通过质子交换膜互相渗透，氢燃料电池氢气侧的工作压力要高于空气侧，所以一般只考虑氢气的滲透，直接在阴极侧直接发生反应，这样就不会产生电流，这种通过质子交换膜而浪费燃料被称为“燃料交换损失”。
所以，即使在开路的情况下，因为电子通过质子交换膜传导而产生微小的内部电流导致电池电压少量降低；另外，每个氢分子携带了两个电子，通过质子交换膜滲透的氢分子在阴极发生反应，浪费了两个电子，同样会降低少量的电压。这样来看的话，燃料交换损失和内部电流本质上是等价的，可以简单理解为都是电池内部电子的移动。
前文所述，氢燃料电池的电位与电流关系式通常由方程式(3-23)来表示，通过对数转换，可得开路电压
（3-27）
虽然说内部电流与燃料交换损失是等效的，但是在燃料电池中的物理效应是不同的。内部电流是发生在电化学反应之后，因此内部电流影响的开路电压可以用方程(3-27)计算。
通过质子交换膜渗透的氢气是不参加阳极侧的电化学反应，而是在阴极侧与氧气发生反应来降低阴极侧的电压，此情况不能用方程式(3-27)来计算开路电压，所以方程式(3-27)只能是计算开路电压的一个近似值。
实际上，氢燃料电池的开路电压通常是低于1V，一般为0.94-0.97V，如果出现非常低的开路电压，比如低于0.9V时，可能是因为氢气的渗透量太大，即内漏，或者质子交换膜发生短路。
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