图解燃料电池工作原理

       5G时代，部分5G基站内使用燃料电池作为基站的后备电源，取代发电机和部分蓄电池，如图1，或者可以作为风光互补系统的延伸使用。燃料电池是一种将持续供给的燃料和氧化剂中的化学能连续不断地直接转化为电能的电化学装置。燃料电池的活性物质是存储在电池之外，只要不断地供给燃料和氧化物就能一直持续发电。 

图1 燃料电池在通信行业的应用       

一、燃料电池的组成

        燃料电池是一个复杂的系统，由燃料和氧化剂供给系统，水管理系统，热管理系统以及控制系统等几个子系统组成。燃料电池含有阳阴两个电极，分别充满电解液，而两个电极间则为具有渗透性的薄膜所构成。氢气由阳极进入供给燃料，氧气或空气由阴极进入电池，如图2。

图2 燃料电池结构  

二、燃料电池工作原理

        进入电池的氢气在催化剂的作用，阳极的氢原子分解成氢质子与电子，其中质子进入电解液中，被氧“吸引”到薄膜的另一边，电子经由外电路形成电流后，到达阴极。在阴极催化剂之作用下，氢质子、氧及电子，发生反应形成水分子，如图3。这是水的电解反应的逆过程，因此水是燃料电池唯一的排放物。

  图3  燃料电池工作原理  

 三、燃料电池的分类

1、按燃料类型分为：氢燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池

2、按燃料电池的运行机理分为酸性燃料电池和碱性燃料电池  

3、按电解质的种类不同，有酸性、碱性、熔融盐类或固体电解质 ，具体分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC) 、质子交换膜燃料电池（PEMFC）、 固体氧化物燃料电池（SOFC）