利用最多的能源是燃料的化学能。通过燃烧，燃料的化学能转换成热能，再将热能转换成机械能或者电能供人们使用。能源的开发利用，一方面为人类社会的发展提供了必需的能量，另一方面，不可再生的化石燃料的大量开采和使用最终后导致整个世界范围内的资源枯竭和严重的环境污染问题。而且，热能通过热能动力装置转换为机械能的效率较低，即使是当代最先进的大型蒸汽动力装置的热效率也只稍超过了40%。因此，开发利用新能源、可再生能源以及提高能源转换装置的效率是解决能源与环境问题的有效方法,因而燃料电池发电技术以其高效、环保等特点逐渐受到人们的广泛关注。
首先引入一个概念，那就是可逆电池。可逆电池是一个十分重要的概念，因为只有可逆电池才能进行严格的热力学分析。可逆电池必须满足两个条件：
（1）电极反应必须是可逆的，即当电流方向改变时，电极反应随之逆向进行。 以铜锌电池为例，将外加电动势E外与铜锌电池对抗相联，若铜锌电池电动势E>E外，则铜锌电池对外放电，若E 再引入一个概念，那就是吉布斯函数，又叫作吉布斯自由能。吉布斯自由能定义：G=H-TS。G是一个由H和T，S组合得到的物理量，它具有能量的量纲。由于H，S，T都是状态函数，因而G也必然是一个状态函数。当体系发生变化时，G也随之变化。其改变值△G，称为体系的吉布斯自由能变，只取决于变化的始态与终态，而与变化的途径无关： △G=G终-G始 按照吉布斯自由能的定义，可以推出当体系从状态1变化到状态2时，体系的吉布斯自由能变为： △G=G2-G1=△H-△(TS) 对于等温条件下的反应，有T1=T2=T，则△G=G2-G1=△H-T△S。 （1） 在等温等压条件下，△G等于可逆过程的非体积功，对于燃料电池，非体积功就是电功，因此对于可逆电池有△G=Wr'。 燃料电池的电化学反应在等温状态下进行，这使得反应过程中的熵增减小，正是因为这种等温反应，反应物中的火用没有消耗在使产物温度升高上，而是被更多地转化为电能，反应过程中的不可逆损失与燃烧过程相比大大减少，从而提高了热力学效率。
