Según la termodinámica de tiempo finito, se establece un modelo irreversible de una celda de combustible de membrana de intercambio de protones de alta temperatura (HT-PEMFC), y se deducen las expresiones matemáticas de la potencia de salida, eficiencia energética, eficiencia exergética y coeficiente ecológico de rendimiento (ECOP) de HT-PEMFC. El ECOP es un avance en la optimización de la relación entre potencia y disipación de potencia, lo cual está más acorde con el principio de ecología. Basándose en el modelo establecido de HT-PEMFC, se obtiene la densidad de potencia máxima bajo diferentes parámetros que incluyen temperatura de operación, presión de operación, nivel de dopaje de ácido fosfórico y humedad relativa. Al mismo tiempo, se adquieren la eficiencia energética, eficiencia exergética y ECOP correspondientes a la densidad de potencia máxima para determinar el valor óptimo de cada índice bajo la densidad de potencia máxima. Los resultados muestran que cuanto mayor es la temperatura de operación y el nivel de dopaje, mejor es el rendimiento de HT-PEMFC. Sin embargo, el aumento de la presión de operación y la humedad relativa tiene poco efecto en el rendimiento de HT-PEMFC.