具有標尺和進液閥的電解裝置、新型電池電極的電解過程分析系統的制作方法
【專利摘要】具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于：包括平衡容器（10）、第一容器（11）、第二容器（12）、第一排空管（110）、第二排空管（120）、第一排空閥（F1）、第二排空閥（F2）、第一電極（DJ1）、第二電極（DJ2）；電解裝置還包括進液閥（F4）、進液閥（F4）；進液閥（F4）位于進液管（14）的管路上，進液管（14）內的液體能夠流入到平衡容器（10）中;電解裝置還包括標尺（2）；標尺（2）的尺度延展方向與第二容器（12）的軸向方向相同。本發明成本低廉、應用靈活、使用壽命長、不易損壞、穩定可靠、分析快速可靠。
【專利說明】
具有標尺和進液閥的電解裝置、新型電池電極的電解過程分析系統
技術領域
[0001]本發明屬于電學領域，具體涉及具有標尺和進液閥的電解裝置。
【背景技術】
[0002]
使用固態電極的液體電解過程中，電極表面附近的氣泡的上升、合并，容易影響到電極表面與液體的接觸，影響液體中離子的運動，導致電極表面與液體的接觸面積減小導致電解效率瓶頸的產生，科研人員研究此過程有利于突破電解效率瓶頸。
[0003]使用固態電極的液體電解過程中，電極表面附近的氣泡的合并和爆裂，容易在局部高溫和強大的沖擊力，導致固態電極遭受腐蝕，影響電極的壽命，科研人員研究此過程有利于研發相對現有電解電極更長壽的電解電極。
[0004]科研人員在分析固態電極電解液體是電極的表面(即固液界面)的狀態時存在諸多不便;如果存在一種能夠實現對電極過程進行全自動分析的系統，則能夠提高科研人員對電解電極的研發效率。
【發明內容】
[0005]為解決技術背景中敘述的問題，本發明提出了基于圖像處理的固液界面電極過程自動分析系統，本發明系統能夠實現電極過程的全自動分析，提高科研效率。
[0006]本發明具有如下技術內容。
[0007]1、具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:包括平衡容器(10)、第一容器
(11)、第二容器(12)、第一排空管(110)、第二排空管(120)、第一排空閥(Fl)、第二排空閥(F2)、第一電極(DJ1)、第二電極(DJ2);
平衡容器(10)為柱狀，平衡容器(10)的上端開口 ；
第一容器(I I)為柱狀，第一容器(I I)的上端與第一排空管(I 10)相通；
第二容器(12)為柱狀，第二容器(12)的上端與第二排空管(120)相通；
平衡容器(10)、第一容器(11)、第二容器(12)底部相通;電解裝置中:第一排空閥(Fl)位于第一排空管(110)的管路上，第一排空閥(Fl)能夠控制第一排空管(110)的通斷情況；第二排空閥(F2)位于第二排空管(120)的管路上，第二排空閥(F2)能夠控制第二排空管(120)的通斷情況；
第一電極(DJl)位于第一容器(11)內；第二電極(DJ2)位于第二容器(12)內；
電解裝置還包括進液閥(F4)、進液閥(F4);進液閥(F4)位于進液管(14)的管路上，進液管(14)內的液體能夠流入到平衡容器(10)中；
電解裝置還包括標尺(2);標尺(2)的尺度延展方向與第二容器(12)的軸向方向相同。
[0008]
2、如技術內容I所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:平衡容器(10)使用玻璃制成。
[0009]3、如技術內容I所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的第一容器(11)使用玻璃制成。
[0010]4、如技術內容I所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的標尺(2)使用金屬鉛制成。
[0011]5、如技術內容I所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的第一排空閥(Fl)為電磁閥。
[0012]6、如技術內容I所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的進液閥(F4)為電磁閥。
[0013 ] 7、新型電池電極的電解過程分析系統，其特征在于:具有如技術內容I所述的具有標尺和進液閥的電解裝置。
[0014]技術內容說明及其有益效果。
[0015]本發明成本低廉、應用靈活、使用壽命長、不易損壞、穩定可靠、分析快速可靠。。
【附圖說明】
[0016]圖1、2、3為實施實例I的電解裝置的示意圖；圖1的為頂部視圖，圖2為放射光線或射線的設備3的側視圖設備3發射的光線或射線穿過平衡容器(10)、第一容器(11)、第二容器(12)中至少一個容器用于攝像頭4的成像；圖3為實施實例I的側向視圖其中畫出了控制系統，這是是為了直觀的體現連接關系。
[0017]圖4為實施實例I的操作流程的示意圖。
[0018]圖5、6為實施實例I的輔助‘電極分析算法’解說的抽象表述示意圖。
[0019]圖7為實施實例I的制氫發電模塊的示意圖。
[0020]圖8為實施實例4的電解裝置的示意圖。
[0021 ]具體實施實例
下面將結合實施實例對本發明進行說明。
[0022]實施實例1、如圖1-7所示基于圖像處理的固液界面電極過程自動分析系統，其特征在于:包括電解裝置、控制系統、制氫發電模塊、攝像裝置；
電解裝置包括:平衡容器(10)、第一容器(11)、第二容器(12)、第一排空管(110)、第二排空管(120)、第一排空閥(F1)、第二排空閥(F2)、第一電極(DJ1)、第二電極(DJ2);
電解裝置中:平衡容器(10)為柱狀，平衡容器(10)的上端開口 ；
電解裝置中:第一容器(11)為柱狀，第一容器(11)的上端與第一排空管(110)相通；電解裝置中:第二容器(12)為柱狀，第二容器(12)的上端與第二排空管(120)相通；電解裝置中:平衡容器(10)、第一容器(11)、第二容器(12)底部相通；電解裝置中:第一排空閥(Fl)位于第一排空管(110)的管路上，第一排空閥(Fl)能夠控制第一排空管(110)的通斷情況；
電解裝置中:第二排空閥(F2)位于第二排空管(120)的管路上，第二排空閥(F2)能夠控制第二排空管(120)的通斷情況；
電解裝置中:第一電極(DJl)位于第一容器(11)內；第二電極(DJ2)位于第二容器(12)內。
[0023]電解裝置還包括進液閥(F4)、進液閥(F4);進液閥(F4)位于進液管(14)的管路上，進液管(14)內的液體能夠流入到平衡容器(10)中。
[0024]電解裝置還包括排液閥(F3);排液閥(F3)安裝在一端與平衡容器(10)相通一端與外部相通的管道上，排液閥(F3)用于排泄液體，排液閥(F3)的液平高度低于第一容器(11)的容腔的最上端。
[0025]電解裝置還包括標尺(2);標尺(2)的尺度延展方向與第二容器(12)的軸向方向相同。
[0026]控制系統包括控制模塊、程控電源，控制模塊與程控電源相直接具有電學連接，控制模塊能夠控制程控電源;攝像裝置與控制系統之間具有電學連接，攝像裝置能夠向控制模塊傳輸影像數據，攝像裝置的鏡頭拍攝為第一容器(11)、第二容器(12)的徑向方向，攝像裝置能夠拍攝第一容器(11)內的影像。
[0027]控制系統的控制模塊與第一排空閥(Fl)之間具有電學連接，控制系統的控制模塊能夠控制第一排空閥(Fl);控制系統的控制模塊與第二排空閥(F2)之間具有電學連接，控制系統的控制模塊能夠控制第二排空閥(F2)。
[0028]控制系統的控制模塊還與排液閥(F3)之間具有電學連接，控制系統的控制模塊能夠控制排液閥(F3 );控制系統的控制模塊與進液閥(F4 )之間具有電學連接，控制系統的控制模塊能夠控制進液閥(F4)。
[0029]控制系統使用了自動控制方法；自動控制方法，特征在于:包括以下步驟，
步驟1、閉塞排水閥(F3)
步驟2、開通第一排空閥(Fl)和第二排空閥(F2);
步驟3、開通進液閥(F4)使待電解液體流入平衡容器(10);
步驟4、判斷第一排空閥(Fl)或第二排空閥(F2)是否溢出液體，如果溢出則進入步驟5，如果沒溢出則循環重新進入本步驟；
步驟5、閉塞第一排空閥(Fl)和第二排空閥(F2);
步驟6、從儲存電流數據的信息庫中抽取電流信息，電流信息包含但不限于電流強度、波形、周期、最長通電時長；
步驟7、啟動圖像識別功能；
步驟8、根據步驟6調去的電流數據控制程控電源輸出電流；
步驟9、判斷是否到達最大通電時長，如果達到最大通電時長則進入步驟11，如果沒有達到最大通電時長則進入步驟10;
步驟10、通過圖像識別功能讀取氣柱高度，并判斷氣柱高度是否超過警戒值，如果氣柱高度超過警戒值則進入步驟11，如果氣柱高度沒有超過警戒值則進入步驟9;
步驟11、使程控電源停止電流輸出；
步驟12、通過圖像識別功能判斷氣柱高度，并保存氣柱高度值。
[0030]步驟13、結束。
[0031]控制系統的控制模塊中具有電解分析方法，電解分析方法基于控制模塊從攝像裝置獲得的圖像而進行分析，攝像裝置利用激光或X光成像，圖像中有氣泡的區域液體對激光或X光的吸收越少，對應圖像區域曝光強烈，以遠離電極的一側為X軸，以電極最下方為Y軸，以X軸和Y軸的交點為原點;處理步驟如下: 步1、對形成圖像進行灰度處理，曝光越強的區域灰度數值越高；
步2、累加各個點的顏色灰度值與點到電極表面距離的乘積得到分析值，分析值越小氣泡對電極表面與液體的接觸的影響越小。
[0032]制氫發電模塊，其特征在于:包括防混合裝置(LXQ)、第一容器(LI)、第二容器(L2)、充水口、充水閥(F3)、第一電極(DJl)、第二電極(DJ2)、第一管道(GDI)、第二管道(⑶2)、第一氣栗(BI)、第二氣栗(B2)、第一單向閥(DFl)、第二單向閥(DF2)、第一氣罐(Q1)、第二氣罐(Q2 )、第一入口氣閥(Fl)、第二入口氣閥(F2)、第一穩壓閥(Wl)、第二穩壓閥(W2 )、氫燃料電池(BAT1)、第三管道(GD3)、第四管道(GD4)、循環閥(F4)、除氣容器(YLG);
制氫發電模塊的防混合裝置包括殼體(LXQ)、螺旋管腔(LXG)、第一管腔(ZGl)、第二管腔(ZG2);螺旋管腔(LXG)為螺旋狀，螺旋管腔(LXG)具有第一端和第二端;第一管腔(ZGl)的軸線方向與螺旋管腔(LXG)的螺旋軸線方向相同，第一管腔(ZGl)位于螺旋管腔(LXG)的螺旋線以內，第一管腔(ZGl)的長度大于螺旋管腔(LXG)的兩個端點所在的與螺旋管腔(LXG)軸線垂直的面的距離;第一管腔(ZGl)具有連接端和開口端(JK1);第一管腔(ZGl)的連接端與螺旋管腔(LXG)的第一端相通；第一管腔(ZGl)穿在整個螺旋管腔(LXG)段，且第一管腔(ZGl)的開口端(JKl)超出螺旋管腔(LXG)的第二端;第二管腔(ZGl)的軸線方向與螺旋管腔(LXG)的螺旋軸線方向相同，第二管腔(ZGl)位于螺旋管腔(LXG)的螺旋線以內，第二管腔(ZGl)的長度大于螺旋管腔(LXG)的兩個端點所在的與螺旋管腔(LXG)軸線垂直的面的距離;第二管腔(ZGl)具有連接端和開口端(JKl);第二管腔(ZGl)的連接端與螺旋管腔(LXG)的第二端相通；第二管腔(ZGl)穿在整個螺旋管腔(LXG)段，且第二管腔(ZGl)的開口端(JKI)超出螺旋管腔(LXG )的第一端。
[0033]制氫發電模塊中:第一容器(LI)的底部與防混合裝置(LXQ)的一端相通，第二容器(L2)的的底部與防混合裝置(LXQ)的另一端相通;也就是說第一容器(LI)的的底部、第二容器(L2)的的底部通過防混合裝置(LXQ)相通；
制氫發電模塊中:第一電極(DJl)裝置在第一容器(LI)的容腔內，第一電極(DJl)的最下端的水平位置高于第一容器(LI)與防混合裝置(LXQ)相通接口的水平位置；
制氫發電模塊中:第二電極(DJ2)裝置在第二容器(L2)的容腔內，第二電極(DJ2)的最下端的水平位置高于第二容器(L2)與防混合裝置(LXQ)相通接口的水平位置；當第一容器(LI)、第二容器(L2)電解時氣壓差太大時會由于液體脫離電極而終止電解反應；
制氫發電模塊中:第一容器(LI)的頂部通過第一管道(GDI)經由第一氣栗(BI)、第一單向閥(DFl)與第一氣罐(Ql)相通，第一氣栗(BI)將第一容器(LI)內的氣體驅動到第一氣罐(Ql)內，第一單向閥(DFl)允許第一容器(LI)內的氣體流動到第一氣罐(Ql)，第一單向閥(DFl)不允許第一氣罐(Ql)流動到第一容器(LI)內；
制氫發電模塊中:第二容器(L2)的頂部通過第二管道(GD2)經由第二氣栗(B2)、第二單向閥(DF2)與第二氣罐(Q2)相通，第二氣栗(B2)將第二容器(L2)內的氣體驅動到第二氣罐(Q2)內，第二單向閥(DF2)允許第二容器(L2)內的氣體流動到第二氣罐(Q2)，第二單向閥(DF2)不允許第二氣罐(Q2)流動到第二容器(L2)內；
制氫發電模塊中:第一氣罐(Ql)與氫燃料電池(BATl)的一個進氣通道相連，第一氣罐(Ql)與氫燃料電池(BATl)的聯通路徑上具有第一穩壓閥(Wl)，第一穩壓閥(Wl)允許流體從第一氣罐(QI)流向氫燃料電池(BATI )，第一穩壓閥(Wl)不允許流體從氫燃料電池(BATI)流向第一氣罐(Ql)，第一穩壓閥(Wl)能夠控制第一氣罐(Ql)所連接的氫燃料電池(BATI)的一個進氣通道的氣壓；
制氫發電模塊中:第二氣罐(Q2)與氫燃料電池(BATl)的一個進氣通道相連，第二氣罐(Q2)與氫燃料電池(BATl)的聯通路徑上具有第二穩壓閥(W2)，第二穩壓閥(W2)允許流體從第二氣罐(Q2 )流向氫燃料電池(BATI)，第二穩壓閥(W2 )不允許流體從氫燃料電池(BATI)流向第二氣罐(Q2 )，第二穩壓閥(W2 )能夠控制第二氣罐(Q2 )所連接的氫燃料電池(BATI)的一個進氣通道的氣壓；
制氫發電模塊中:第三管道(⑶3)的上端與氫燃料電池(BATl)的排水口相通，第三管道(⑶3)的下端與除氣容器(YLG)的容腔相通;第四管道(⑶4)的上端與除氣容器(YLG)的容腔相通，第四管道(GD4)的下端經由循環閥(F4)與第一容器(LI)相通，使得氫燃料電池(BATl)的產物水可以重新流入第一容器(LI)、第二容器(L2)構成的電解容腔中，循環使用;第三管道(GD3)的下端開口的水平位置低于第四管道(GD4)的上端開口的水平位置，可以防止氣體進入第一容器(LI)、第二容器(L2)構成的電解容腔中；
制氫發電模塊中:還具有超聲波發生器(Cl)，超聲波發生器(Cl)位于除氣容器(YLG)內部;還具有排氣口，除氣容器(YLG)通過第五管道(GD5)與排氣孔相通，第五管道(GD5)的流體路徑中還具有第五栗(B5)、排氣閥(F5);通過控制除氣容器(YLG)除氣操作時在超聲波發生器(Cl)的同時開放排氣閥(F5)并打開第五栗(B5)降低除氣容器(YLG)的氣壓，使使得氫燃料電池(BATl)的產物水中溶解的氣體脫出，超聲波發生器(Cl)脫氣的同時降低除氣容器(YLG)的氣壓的設計使得脫氣硬件成本很低且效果很好；
制氫發電模塊中:氫燃料電池(BATl)具有電源輸出點(VCC1)、電源地點(GNDl);
制氫發電模塊與控制系統的控制模塊相連作為電能存儲裝置，制氫發電模塊與程控電源相連裝置，可以對付突然斷電的情況。
[0034]實施實例2、基于實施實例I的修改控制系統的控制模塊中具有電解分析方法；電解分析方法基于控制模塊從攝像裝置獲得的圖像而進行分析，攝像裝置利用激光或X光成像，圖像中有氣泡的區域液體對激光或X光的吸收越少，對應圖像區域曝光強烈，以遠離電極的一側為X軸，以電極最下方為Y軸，以X軸和Y軸的交點為原點;處理步驟如下:
步1、對圖像進行灰度處理，曝光越強的區域灰度數值越高，最小值大于零，最大值為Z; 步2、對圖像各個點的灰度進行運算S=S%Z;
步3、累加各個點的顏色灰度值與Y坐標值的乘積得到分析值，分析值越大氣泡對電極表面與液體的接觸的影響越小。
[0035]實施實例3、基于實施實例I的修改控制系統的控制模塊中具有電解分析方法；電解分析方法基于控制模塊從攝像裝置獲得的圖像而進行分析，攝像裝置利用激光或X光成像，圖像中有氣泡的區域液體對激光或X光的吸收越少，對應圖像區域曝光強烈，以靠近電極的一側為X軸，以電極最下方為Y軸，以X軸和Y軸的交點為原點;處理步驟如下:
步1、對形成圖像進行灰度處理，曝光越強的區域灰度數值越高，最小值大于零，最大值為Z;
步2、對圖像各個點的灰度S進行運算S=S%Z;
步3、累加各個點的顏色灰度值與點到電極表面距離的乘積得到分析值，分析值越大氣泡對電極表面與液體的接觸的影響越小。
[0036]實施實例4、實施實例I的基礎上為電解裝置增加防混合裝置，防混合裝置包括殼體(LXQ)、螺旋管腔(LXG)、第一管腔(ZGl)、第二管腔(ZG2)，螺旋管腔(LXG)為螺旋狀，螺旋管腔(LXG)具有第一端和第二端，第一管腔(ZGl)的軸線方向與螺旋管腔(LXG)的螺旋軸線方向相同，第一管腔(ZGl)位于螺旋管腔(LXG)的螺旋線以內，第一管腔(ZGl)的長度大于螺旋管腔(LXG)的兩個端點所在的與螺旋管腔(LXG)軸線垂直的面的距離，第一管腔(ZGl)具有連接端和開口端(JK1)，第一管腔(ZGl)的連接端與螺旋管腔(LXG)的第一端相通，第一管腔(ZGl)穿在整個螺旋管腔(LXG)段，且第一管腔(ZGl)的開口端(JKl)超出螺旋管腔(LXG)的第二端，第二管腔(ZGl)的軸線方向與螺旋管腔(LXG)的螺旋軸線方向相同，第二管腔(ZGl)位于螺旋管腔(LXG)的螺旋線以內，第二管腔(ZGl)的長度大于螺旋管腔(LXG)的兩個端點所在的與螺旋管腔(LXG)軸線垂直的面的距離，第二管腔(ZGl)具有連接端和開口端(JKl)，第二管腔(ZGl)的連接端與螺旋管腔(LXG)的第二端相通，第二管腔(ZGl)穿在整個螺旋管腔(LXG)段，且第二管腔(ZGl)的開口端(JKl)超出螺旋管腔(LXG)的第一端；電解裝置的防混合裝置的第一端與電解裝置的第一容器相通;電解裝置的防混合裝置的第二端與電解裝置的第二容器相通。
[0037]實施實例5、實施實例I的基礎上在氫燃料電池(BATl)具有電源輸出點(VCCl)、電源地點(GNDl)之間連接一個濾波電容，濾波電容一端電源輸出點(VCCl)另一端與電源地點(GNDl)相連。
[0038]實施實例6、實施實例I的基礎上控制系統的控制模塊還包括CUDA處理硬件。
[0039]本說明不詳處為現有技術或者公知常識，故不贅述。
【主權項】
1.具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:包括平衡容器(10)、第一容器(11)、第二容器(12)、第一排空管(110)、第二排空管(120)、第一排空閥(F1)、第二排空閥(F2)、第一電極(DJ1)、第二電極(DJ2); 平衡容器(10)為柱狀，平衡容器(10)的上端開口 ； 第一容器(I I)為柱狀，第一容器(I I)的上端與第一排空管(I 10)相通； 第二容器(12)為柱狀，第二容器(12)的上端與第二排空管(120)相通； 平衡容器(10)、第一容器(11)、第二容器(12)底部相通； 電解裝置中:第一排空閥(Fl)位于第一排空管(110)的管路上，第一排空閥(Fl)能夠控制第一排空管(110)的通斷情況； 第二排空閥(F2)位于第二排空管(120)的管路上，第二排空閥(F2)能夠控制第二排空管(120)的通斷情況； 第一電極(DJl)位于第一容器(11)內；第二電極(DJ2)位于第二容器(12)內； 電解裝置還包括進液閥(F4)、進液閥(F4);進液閥(F4)位于進液管(14)的管路上，進液管(14)內的液體能夠流入到平衡容器(10)中； 電解裝置還包括標尺(2);標尺(2)的尺度延展方向與第二容器(12)的軸向方向相同。2.如權利要求1所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:平衡容器(10)使用玻璃制成。3.如權利要求1所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的第一容器(11)使用玻璃制成。4.如權利要求1所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的標尺(2)使用金屬鉛制成。5.如權利要求1所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的第一排空閥(Fl)為電磁閥。6.如權利要求1所述的具有標尺和進液閥的電解裝置，其特征在于:電解裝置的進液閥(F4)為電磁閥。7.新型電池電極的電解過程分析系統，其特征在于:具有如權利要求1所述的具有標尺和進液閥的電解裝置。
【文檔編號】C25B9/00GK106048643SQ201610590488
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月26日 公開號201610590488.7, CN 106048643 A, CN 106048643A, CN 201610590488, CN-A-106048643, CN106048643 A, CN106048643A, CN201610590488, CN201610590488.7
【發明人】王超, 袁博宇, 李亮, 田亞平, 聶新明, 趙新生
【申請人】江蘇師范大學