【技术实现步骤摘要】
本技术涉及燃料电池，特别涉及一种复合蛇形流场结构及燃料电池。
技术介绍
1、质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,pemfc)主要由质子交换膜、催化层(catalytic layer,cl)、扩散层(gas diffusion layer,gdl)、双极板(bipolar plate,bp)和双极板上的流场结构组成，其中质子交换膜，阴/阳极催化层和气体扩散层合称为膜电极组件，阳极和阴极催化层分别位于质子交换膜的两侧，气体扩散层位于阳极和阴极催化层外侧。这些部件中的每一个都会影响pemfc的性能和效率，其中流场结构是质子交换膜燃料电池的核心部件之一，其结构直接影响着反应气体的利用效率以及燃料电池的排水及散热性能。常见的流场结构主要有蛇形流场、平行流场、交指流场等。蛇形流场分为单通道和多通道结构，对于单通道蛇形流场，存在催化剂利用面积不足等问题，且进出口距离一般较长，导致进出口压差比较大，反应气体传输阻力大，相邻流道间的压差还容易使反应气体经过脊下对流进入相邻流道。另外，单通道蛇形流场的进气口处气体容易堵住，导致压力增大，从而使得空压机能耗过高。蛇形流道中产生的热量，由反应气流自上游向下游冲刷而带走，上游反应气体相对充足，因此产热量多，而下游反应气体相对不足，产热量少。当蛇形流场中流道过长时，蛇形流道会使流体由进口到出口的压力损失大大增加，反应物的消耗会造成电流密度由流道进口到出口的分布不均，由此也会造成热量分布不均。
技术实现思路
2、为了实现上述目标，本技术采用如下的技术方案：
3、一种复合蛇形流场结构，包括流场板，在所述流场板上设置有蛇形流道和非蛇形流道，所述蛇形流道由直线形脊形成，所述非蛇形流道由三维波浪形脊形成，所述非蛇形流道与所述流场板上的进气口连通，所述蛇形流道与所述流场板上的出气口连通。
4、进一步地，所述三维波浪形脊在垂直于所述流场板的方向上形成高低起伏的波浪形。
5、进一步地，所述三维波浪形脊的波峰高度和波长均相等。
6、进一步地，所述三维波浪形脊的波峰高度沿所述非蛇形流道流动方向呈梯度变化。
7、进一步地，所述非蛇形流道由多组三维波浪形脊形成，不同组的三维波浪形脊沿进气口到出气口的方向波峰到波谷的波长呈梯度变化。
8、进一步地，所述三维波浪形脊单个波浪形的长度为5mm～50mm，宽度为0.2mm～2.5mm，高度为0.2mm～2.5mm。
9、进一步地，所述非蛇形流道包括平行流道、交指形流道、仿生型流道；所述蛇形流道包括单通道蛇形流道和多通道蛇形流道。
10、进一步地，所述蛇形流道的直线形脊的横截面包括矩形、梯形、扇形、半圆形、三角形、多边形；所述蛇形流道的直线形脊末端的拐角形状包括矩形、u形、v形、梯形。
11、进一步地，所述非蛇形流道的流道宽度为0.5mm～2.5mm，非蛇形流道的流道宽度比蛇形流道的流道宽度宽。
12、一种燃料电池，包括所述的复合蛇形流场结构。
13、本技术的有益之处在于：
14、(1)本技术的复合蛇形流场结构进气口段采用非蛇形流道，有利于进口气体的分配，具有降低进出口压差，减小空压机能耗等作用；出气口段采用蛇形流道，有利于积水的去除，提高除水效率，避免发生水淹现象。
15、(2)本技术的复合蛇形流场结构的非蛇形流道采用三维波浪脊形成，在垂直于流场板方向上存在速度分量，使得反应气能够垂直于流场板以对流形式进入催化层，促使反应气通过气体扩散层向催化剂层扩散，显著增强催化剂层中的氧气传输范围，提高催化剂利用面积，随着电流密度逐渐增大，氧气传输能力增强使得浓度损失变小。
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1.一种复合蛇形流场结构，其特征在于，包括流场板，在所述流场板上设置有蛇形流道和非蛇形流道，所述蛇形流道由直线形脊形成，所述非蛇形流道由三维波浪形脊形成，所述非蛇形流道与所述流场板上的进气口连通，所述蛇形流道与所述流场板上的出气口连通。
2.根据权利要求1所述的一种复合蛇形流场结构，其特征在于，所述三维波浪形脊在垂直于所述流场板的方向上形成高低起伏的波浪形。
3.根据权利要求2所述的一种复合蛇形流场结构，其特征在于，所述三维波浪形脊的波峰高度和波长均相等。
4.根据权利要求2所述的一种复合蛇形流场结构，其特征在于，所述三维波浪形脊的波峰高度沿所述非蛇形流道流动方向呈梯度变化。
5.根据权利要求3所述的一种复合蛇形流场结构，其特征在于，所述非蛇形流道由多组三维波浪形脊形成，不同组的三维波浪形脊沿进气口到出气口的方向波峰到波谷的波长呈梯度变化。
6.根据权利要求1所述的一种复合蛇形流场结构，其特征在于，所述三维波浪形脊单个波浪形的长度为5mm～50mm，宽度为0.2mm～2.5mm，高度为0.2mm～2.5mm。
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