一種用于測定鐵鎳電池電解液碳酸根含量的裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于測定鐵鎳電池電解液中碳酸根含量的裝置，磁力攪拌器上部的燒杯內盛有待測溶液，電子天平稱量盤上的支撐平臺上部的燒杯內盛有標準酸液，燒杯底部設有滴管，滴管上設有控制閥門，數碼管式pH計的測量電極插入盛有待測溶液的燒杯中，該盛有待測溶液的燒杯內部裝有磁力棒，攝像頭通過數據線與計算機主機的USB接口相連接，用于采集待測溶液的pH值數據并通過顯示器實時顯示，電子天平的數據輸出接口通過數據線與計算機中的RS232C串口數據采集接口相連接，用于采集標準酸液的重量數據并通過顯示器實時顯示。本發明結構簡單，操作方便，成本低廉，能夠較為準確地測定鐵鎳電池電解液碳酸根的含量。
【專利說明】
-種用于測定鐵鎮電池電解液碳酸根含量的裝置
技術領域
[0001] 本發明屬于碳酸根測量裝置技術領域，具體設及一種用于測定鐵儀電池電解液中 碳酸根含量的裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著的社會的發展，電池已經廣泛應用到人們生活中，大到航空航天，小到電腦手 機。其中鐵儀電池更是對新社會發展有重要的作用，鐵儀電池又叫愛迪生電池，愛迪生于 1902年發明了運一新式蓄電池，運種蓄電池具有超長的使用壽命，而且不會對環境造成污 染。
[0003] 早期的鐵儀電池，曾一度用于汽車和坦克等重型裝備。但由于比較笨重，被后期出 現的鉛酸電池、儀儒電池擠出市場。21世紀的今天，隨著環保意識的增強，鐵儀電池再次被 提出，無污染的鐵儀電池非常符合當代社會所提出的綠色化學理念。
[0004] 電解液的存在對鐵儀電池性能的提升起到了很大的作用，了解電解液中碳酸鹽的 含量對電池的影響，更進一步地掌握應該在何時更換電解液，延長電池的使用壽命，是電池 研究的重要方向。開口式電池在使用過程中，伴隨著電池的充放電過程，電解液中的氨氧化 物能夠與空氣中的二氧化碳反應生成導電較差的碳酸鹽，增大電池內阻，影響電池性能，因 此需要定期更換電解液。一般情況下，當電池電解液中碳酸鹽含量超過50g/L時，需要更換 新的電解液，否則會使電池容量不足，嚴重影響電池壽命，甚至導致電池報廢。所W在電池 使用過程中及時了解電解液中碳酸鹽的含量，及時更換電解液，保證電池工作能力和系統 安全是必不可少的工作。
[0005] 目前強堿體系中碳酸根含量的測定多采用兩步滴定法，該方法測定的碳酸根含量 會受到第一步測定氨氧根含量的影響。由于指示劑變色范圍較大，且受到人為因素的影響 需要測定多次方能得到較為準確的數值，運大大影響了整體實驗的進程。因此，能夠提供一 種操作簡單，結果準確的測定碳酸根含量的裝置顯得尤為重要。
【發明內容】
[0006] 本發明解決的技術問題是提供了一種結構簡單、使用方便且測量準確的用于測定 鐵儀電池電解液碳酸根含量的裝置。
[0007] 本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種用于測定鐵儀電池電解液碳 酸根含量的裝置，其特征在于主要由顯示器、計算機主機、攝像頭、數碼管式P的十、磁力攬拌 器、電子天平、支撐平臺和燒杯構成，其中磁力攬拌器上部的燒杯內盛有待測溶液，電子天 平的稱量盤上設有支撐平臺，支撐平臺上部的燒杯內盛有標準酸液，盛有標準酸液的燒杯 底部設有延伸至盛有待測溶液的燒杯上方的滴管，該滴管上設有控制閥口，數碼管式P的十 的測量電極插入盛有待測溶液的燒杯中，該盛有待測溶液的燒杯內部裝有磁力棒，攝像頭 通過數據線與計算機主機的USB接口相連接，用于采集待測溶液的抑值數據并通過顯示器 實時顯示該pH值數據，電子天平的數據輸出接口通過數據線與計算機中的RS232C串口數據 采集接口相連接，用于采集標準酸液的重量數據并通過顯示器實時顯示該重量數據。
[0008] 本發明采集由攝像頭拍攝到的間隔為Is的P的十屯段數碼管圖像，圖像采集到后， 將圖像二值化，再由計算機主機自動定位出數字區域并割出單個數字，進行模板匹配，提取 出一組特征數字，最后將特征數字送入識別器進行識別，最后輸出待測溶液的pH值結果。
[0009] 本發明所述的用于測定鐵儀電池電解液碳酸根含量的裝置的使用方法，其特征在 于具體步驟為：（1)取已經標定好的摩爾濃度為0.12mol/L的鹽酸溶液置于放置于支撐平臺 上的燒杯中；（2)稱取待測溶液置于放置于磁力攬拌器上的燒杯中，并向盛有待測溶液的燒 杯中加入氯化領溶液W完全沉淀碳酸根，靜置10-20min使碳酸根完全沉淀；（3)向盛有待測 溶液的燒杯中加入磁力棒并開啟攬拌，同時開啟滴管上的控制閥口，由計算機主機采集對 應的鹽酸溶液的重量數據和待測溶液的抑值數據，根據采集的一系列數據繪制縱坐標為待 測溶液pH值和橫坐標為鹽酸溶液質量的曲線，并對曲線進行求導，根據曲線得出滴定過程 中的兩次突變，導數出現峰值點時即為抑值的突變點，根據第一個pH值突變點和第二個pH 值突變點分別確定待測溶液中OHT自耗鹽酸溶液的質量mi和待測溶液中助T和C032T自耗鹽酸 溶液的總、席畳tm.巧據血下公擊A訝I計當OH-巧0)戶的濃度：
[0010]
[0011]
[0012] 其中Vo代表待測溶液的體積;FfW-代表待測溶液中OHT自耗鹽酸溶液的體積，根據 待測溶液中OHT自耗鹽酸溶液的質量mi及鹽酸溶液的摩爾濃度求得;代表待測溶液中 C032T自耗鹽酸溶液的體積，根據待測溶液中C032T自耗鹽酸溶液的質量m2-mi及鹽酸溶液的摩 爾濃度求得。
[0013] 本發明的數碼管式抑計比帶顯示屏抑計反應靈敏度高，帶顯示屏抑計讀取一個抑 值大概需要2-3秒的反應時間，而數碼管式抑計讀取一個抑值一般不到1秒就能顯示出來抑 值，所W本實驗裝置采用了數碼管式P的十，用圖像識別的方法得到待測溶液的pH值，一定程 度上提高了測量裝置的靈敏度和精確度。
[0014] 本發明結構簡單，操作方便，成本低廉，能夠較為準確地測定鐵儀電池電解液碳酸 根的含量，整個實驗裝置測定過程中，操作人員打開滴管上的控制閥口 W后可W忙于其它 實驗，實驗完成W后直接處理測定的數據就可W得到實驗結果，碳酸根含量只要一組數據 就可W準確的得到實驗結果，減少了人為影響，也不用多次測量求平均數，縮短了測定時 間。
【附圖說明】
[0015] 圖1是本發明的結構示意圖；
[0016] 圖2是根據采集的待測溶液pH值數據和鹽酸溶液質量數據繪制的曲線及求導曲 線。
[0017] 圖中：1、顯示器，2、計算機主機，3、攝像頭，4、數碼管式pH計，5、待測溶液，6、磁力 棒，7、標準酸液，8、支撐平臺，9、電子天平，10、磁力攬拌器。
【具體實施方式】
[0018]結合附圖詳細描述本發明的具體內容。一種用于測定鐵儀電池電解液碳酸根含量 的裝置，主要由顯示器1、計算機主機2、攝像頭3、數碼管式抑計4、磁力攬拌器10、電子天平 9、支撐平臺8和燒杯構成，其中磁力攬拌器10上部的燒杯內盛有待測溶液5,電子天平9的稱 量盤上設有支撐平臺8,支撐平臺8上部的燒杯內盛有標準酸液7,盛有標準酸液7的燒杯底 部設有延伸至盛有待測溶液5的燒杯上方的滴管，該滴管上設有控制閥口，數碼管式P的十4 的測量電極插入盛有待測溶液5的燒杯中，該盛有待測溶液5的燒杯內部裝有磁力棒6，攝像 頭3通過數據線與計算機主機2的USB接口相連接，用于采集待測溶液5的pH值數據并通過顯 示器1實時顯示，電子天平9的數據輸出接口通過數據線與計算機主機2中的RS232C串口數 據采集接口相連接，用于采集標準酸液7的重量數據并通過顯示器1實時顯示。
[0019]實施例1
[0020] 1、鐵儀電池電解液中碳酸根的滴定用到的化學反應方程式如下：
[0021] (1 )Na2C〇3+BaCl2 一 BaC〇3i+2 化 Cl
[0022] (2)Na0H+HCl一NaCl+H2〇
[0023] (3)BaC〇3+2肥 1 一 BaCl2+出 O+CO2 下
[0024] 2、操作步驟如下：
[0025] (1)取已標定好的摩爾濃度為0.12mol/L的鹽酸溶液置于盛放標準酸液的燒杯中；
[00%] (2)稱量25g BaCb并加去離子水溶解定容于IOOmL容量瓶中得到質量濃度為25% 的BaCl2溶液；
[0027] (3)移取待測溶液(鐵儀電池電解液)2mL于盛放待測溶液的燒杯中；
[00%] (4)移取70mL去離子水倒入盛放待測溶液的燒杯中；
[0029] (5)移取質量濃度為25%的BaCl2溶液2mL加入盛放待測溶液的燒杯中并靜置15分 鐘使碳酸根完全沉淀。
[0030] 3、將電子天平的示數歸零，計算機主機通過計算電子天平減少的量來計算鹽酸溶 液消耗的質量。旁邊是放在磁力攬拌器上裝有待測溶液的燒杯，注意保證磁力棒均勻攬拌， 速度不能太快，數碼管式抑計的測量電極在待測溶液中用于測量待測液體的酸堿值，攝像 頭對數碼管式抑計上的pH值數據進行采集，通過數字識別的原理進行數據處理。打開滴管 上的控制閥口讓鹽酸溶液緩慢的滴入待測溶液中，電子天平和攝像頭的采集會得到一系列 的數據(見表1)，然后在Origin軟件上進行繪圖，并進行求導處理(如圖1所示）。
[0031 ]表1待測溶液的pH值數據和鹽酸溶液的質量數據 「nmol
[0033]圖1中線一代表滴定曲線，線二代表滴定曲線的一階導數，由圖可W看出滴定過程 中出現兩次突變，由一階導數曲線可W肯定圖像有兩次突變點，當一階導數出現峰值點時 即為抑值的突變點，第一個極值點的抑值為10.06，對應鹽酸溶液的消耗量為47.75g，第二 個極值點的抑值為4.03，對應鹽酸溶液總的消耗量為59. Olg。故計算待測溶液Of、0)32^且 分的含量應用公式為：
[0034]
[0035]
[0036] 其中Vo代表待測溶液的體積為代表待測溶液中OHT自耗鹽酸溶液的體積， 代表待測溶液中C032T自耗鹽酸溶液的體積。并由測得的數據代入上述公式得到a = 2.87mol/L、b = 2027g/L。所W該待測溶液中or的含量為2.87mol/L，C〇321 勺含量為20.27g/ L。
[0037] W上顯示和描述了本發明的基本原理，主要特征和優點，在不脫離本發明精神和 范圍的前提下，本發明還有各種變化和改進，運些變化和改進都落入要求保護的本發明的 范圍。
【主權項】
1. 一種用于測定鐵鎳電池電解液中碳酸根含量的裝置，其特征在于主要由顯示器、計 算機主機、攝像頭、數碼管式pH計、磁力攪拌器、電子天平、支撐平臺和燒杯構成，其中磁力 攪拌器上部的燒杯內盛有待測溶液，電子天平的稱量盤上設有支撐平臺，支撐平臺上部的 燒杯內盛有標準酸液，盛有標準酸液的燒杯底部設有延伸至盛有待測溶液的燒杯上方的滴 管，該滴管上設有控制閥門，數碼管式pH計的測量電極插入盛有待測溶液的燒杯中，該盛有 待測溶液的燒杯內部裝有磁力棒，攝像頭通過數據線與計算機主機的USB接口相連接，用于 采集待測溶液的pH值數據并通過顯示器實時顯示該pH值數據，電子天平的數據輸出接口通 過數據線與計算機中的RS232C串口數據采集接口相連接，用于采集標準酸液的重量數據并 通過顯示器實時顯示該重量數據。2. -種所述的用于測定鐵鎳電池電解液中碳酸根含量的裝置的使用方法，其特征在于 具體步驟為：（1)取已經標定好的摩爾濃度為〇.12mol/L的鹽酸溶液置于放置于支撐平臺上 的燒杯中；（2)稱取待測溶液置于放置于磁力攪拌器上的燒杯中，并向盛有待測溶液的燒杯 中加入氯化鋇溶液以完全沉淀碳酸根，靜置10_20min使碳酸根完全沉淀；（3)向盛有待測溶 液的燒杯中加入磁力棒并開啟攪拌，同時開啟滴管上的控制閥門，由計算機主機采集對應 的鹽酸溶液的重量數據和待測溶液的pH值數據，根據采集的一系列數據繪制縱坐標為待測 溶液pH值和橫坐標為鹽酸溶液質量的曲線，并對曲線進行求導，根據曲線得出滴定過程中 的兩次突變，導數出現峰值點時即為pH值的突變點，根據第一個pH值突變點和第二個pH值 突變點分別確定待測溶液中Ο?Γ消耗鹽酸溶液的質量m和待測溶液中0H1PC0 327肖耗鹽酸溶 液的總質量m2,根據如下公式分別計算OHlPCOt的濃度：其中:爲代表待測溶液的體積;V代表待測溶液中〇Η?肖耗鹽酸溶液的體積，根據待測 溶液中0?Γ消耗鹽酸溶液的質量πη及鹽酸溶液的摩爾濃度求得;:代表待測溶液中C0， 消耗鹽酸溶液的體積，根據待測溶液中C〇3 21肖耗鹽酸溶液的質量m2-mi及鹽酸溶液的摩爾 濃度求得。
【文檔編號】G01N27/00GK105954324SQ201610393072
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】陳得軍, 任豪, 潘家梁, 馬澤鼎
【申請人】河南師范大學