本發(fā)明屬于電學領域，具體涉及用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)。

背景技術：

使用固態(tài)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(chǎn)生，科研人員研究此過程有利于突破電解效率瓶頸。

使用固態(tài)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(tài)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(fā)相對現(xiàn)有電解電極更長壽的電解電極。

科研人員在分析固態(tài)電極電解液體是電極的表面（即固液界面）的狀態(tài)時存在諸多不便；如果存在一種能夠實現(xiàn)對電極過程進行全自動分析的系統(tǒng)，則能夠提高科研人員對電解電極的研發(fā)效率。

技術實現(xiàn)要素：

為解決技術背景中敘述的問題，本發(fā)明提出了用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)能夠實現(xiàn)電極過程的全自動分析，提高科研效率。

本發(fā)明具有如下技術內容。

1、用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：包括電解裝置、控制系統(tǒng)、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（F1）位于第一排空管（110）的管路上，第一排空閥（F1）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（DJ1）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。

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。

控制系統(tǒng)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(tǒng)之間具有電學連接，攝像裝置能夠向控制模塊傳輸影像數(shù)據(jù)，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。

控制系統(tǒng)的控制模塊與第一排空閥（F1）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制第一排空閥（F1）；控制系統(tǒng)的控制模塊與第二排空閥（F2）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制第二排空閥（F2）。

控制系統(tǒng)的控制模塊還與排液閥（F3）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制排液閥（F3）；控制系統(tǒng)的控制模塊與進液閥（F4）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制進液閥（F4）。

控制系統(tǒng)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（F1）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（F1）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(huán)重新進入本步驟；

步驟5、閉塞第一排空閥（F1）和第二排空閥（F2）；

步驟6、從儲存電流數(shù)據(jù)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(jù)步驟6調去的電流數(shù)據(jù)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。

步驟13、結束。

2、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：平衡容器（10）使用玻璃制成。

3、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：電解裝置的第一容器（11）使用玻璃制成。

4、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：

電解裝置的第二容器（12）使用玻璃制成。

5、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：

電解裝置的第一排空閥（F1）為電磁閥。

6、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：電解裝置的標尺（2）的刻度為金屬制成。

7、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：電解裝置的排液閥（F3）為電磁閥。

8、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：控制系統(tǒng)包括一臺搭載有windows系統(tǒng)的計算機。

9、如技術內容1所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：控制系統(tǒng)包括一個單片機。

10、如技術內容9所述的用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：所述的單片機為C51單片機。

技術內容說明及其有益效果。

本發(fā)明成本低廉、應用靈活、使用壽命長、不易損壞、穩(wěn)定可靠、分析快速可靠。

附圖說明

圖1、2、3為實施實例1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(fā)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1的側向視圖其中畫出了控制系統(tǒng)，這是是為了直觀的體現(xiàn)連接關系。

圖4為實施實例1的操作流程的示意圖。

圖5、6為實施實例1的輔助‘電極分析算法’解說的抽象表述示意圖。

圖7為實施實例1的制氫發(fā)電模塊的示意圖。

圖8為實施實例4的電解裝置的示意圖。

具體實施實例

下面將結合實施實例對本發(fā)明進行說明。

實施實例1、如圖1-7所示用于分析固液界面電極過程的全自動系統(tǒng)，其特征在于：包括電解裝置、控制系統(tǒng)、制氫發(fā)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（F1）位于第一排空管（110）的管路上，第一排空閥（F1）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（DJ1）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。

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。

控制系統(tǒng)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(tǒng)之間具有電學連接，攝像裝置能夠向控制模塊傳輸影像數(shù)據(jù)，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。

控制系統(tǒng)的控制模塊與第一排空閥（F1）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制第一排空閥（F1）；控制系統(tǒng)的控制模塊與第二排空閥（F2）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制第二排空閥（F2）。

控制系統(tǒng)的控制模塊還與排液閥（F3）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制排液閥（F3）；控制系統(tǒng)的控制模塊與進液閥（F4）之間具有電學連接，控制系統(tǒng)的控制模塊能夠控制進液閥（F4）。

控制系統(tǒng)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（F1）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（F1）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(huán)重新進入本步驟；

步驟5、閉塞第一排空閥（F1）和第二排空閥（F2）；

步驟6、從儲存電流數(shù)據(jù)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(jù)步驟6調去的電流數(shù)據(jù)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。

步驟13、結束。

控制系統(tǒng)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(qū)域液體對激光或X光的吸收越少，對應圖像區(qū)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(qū)域灰度數(shù)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。

制氫發(fā)電模塊，其特征在于：包括防混合裝置（LXQ）、第一容器（L1）、第二容器（L2）、充水口、充水閥（F3）、第一電極（DJ1）、第二電極（DJ2）、第一管道（GD1）、第二管道（GD2）、第一氣泵（B1）、第二氣泵（B2）、第一單向閥（DF1）、第二單向閥（DF2）、第一氣罐（Q1）、第二氣罐（Q2）、第一入口氣閥（F1）、第二入口氣閥（F2）、第一穩(wěn)壓閥（W1）、第二穩(wěn)壓閥（W2）、氫燃料電池（BAT1）、第三管道（GD3）、第四管道（GD4）、循環(huán)閥（F4）、除氣容器（YLG）；

制氫發(fā)電模塊的防混合裝置包括殼體(LXQ)、螺旋管腔（LXG）、第一管腔（ZG1）、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（ZG1）的軸線方向與螺旋管腔（LXG）的螺旋軸線方向相同，第一管腔（ZG1）位于螺旋管腔（LXG）的螺旋線以內，第一管腔（ZG1）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（ZG1）具有連接端和開口端（JK1）；第一管腔（ZG1）的連接端與螺旋管腔（LXG）的第一端相通；第一管腔（ZG1）穿在整個螺旋管腔（LXG）段，且第一管腔（ZG1）的開口端（JK1）超出螺旋管腔（LXG）的第二端；第二管腔（ZG1）的軸線方向與螺旋管腔（LXG）的螺旋軸線方向相同，第二管腔（ZG1）位于螺旋管腔（LXG）的螺旋線以內，第二管腔（ZG1）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（ZG1）具有連接端和開口端（JK1）；第二管腔（ZG1）的連接端與螺旋管腔（LXG）的第二端相通；第二管腔（ZG1）穿在整個螺旋管腔（LXG）段，且第二管腔（ZG1）的開口端（JK1）超出螺旋管腔（LXG）的第一端。

制氫發(fā)電模塊中：第一容器（L1）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（L1）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(fā)電模塊中：第一電極（DJ1）裝置在第一容器（L1）的容腔內，第一電極（DJ1）的最下端的水平位置高于第一容器（L1）與防混合裝置（LXQ）相通接口的水平位置；

制氫發(fā)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?shù)谝蝗萜鳎↙1）、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(fā)電模塊中：第一容器（L1）的頂部通過第一管道（GD1）經(jīng)由第一氣泵（B1）、第一單向閥（DF1）與第一氣罐（Q1）相通，第一氣泵（B1）將第一容器（L1）內的氣體驅動到第一氣罐（Q1）內，第一單向閥（DF1）允許第一容器（L1）內的氣體流動到第一氣罐（Q1），第一單向閥（DF1）不允許第一氣罐（Q1）流動到第一容器（L1）內；

制氫發(fā)電模塊中：第二容器（L2）的頂部通過第二管道（GD2）經(jīng)由第二氣泵（B2）、第二單向閥（DF2）與第二氣罐（Q2）相通，第二氣泵（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(fā)電模塊中：第一氣罐（Q1）與氫燃料電池（BAT1）的一個進氣通道相連, 第一氣罐（Q1）與氫燃料電池（BAT1）的聯(lián)通路徑上具有第一穩(wěn)壓閥（W1），第一穩(wěn)壓閥（W1）允許流體從第一氣罐（Q1）流向氫燃料電池（BAT1），第一穩(wěn)壓閥（W1）不允許流體從氫燃料電池（BAT1）流向第一氣罐（Q1），第一穩(wěn)壓閥（W1）能夠控制第一氣罐（Q1）所連接的氫燃料電池（BAT1）的一個進氣通道的氣壓；

制氫發(fā)電模塊中：第二氣罐（Q2）與氫燃料電池（BAT1）的一個進氣通道相連, 第二氣罐（Q2）與氫燃料電池（BAT1）的聯(lián)通路徑上具有第二穩(wěn)壓閥（W2），第二穩(wěn)壓閥（W2）允許流體從第二氣罐（Q2）流向氫燃料電池（BAT1），第二穩(wěn)壓閥（W2）不允許流體從氫燃料電池（BAT1）流向第二氣罐（Q2），第二穩(wěn)壓閥（W2）能夠控制第二氣罐（Q2）所連接的氫燃料電池（BAT1）的一個進氣通道的氣壓；

制氫發(fā)電模塊中：第三管道（GD3）的上端與氫燃料電池（BAT1）的排水口相通，第三管道（GD3）的下端與除氣容器（YLG）的容腔相通；第四管道（GD4）的上端與除氣容器（YLG）的容腔相通，第四管道（GD4）的下端經(jīng)由循環(huán)閥（F4）與第一容器（L1）相通，使得氫燃料電池（BAT1）的產(chǎn)物水可以重新流入第一容器（L1）、第二容器（L2）構成的電解容腔中，循環(huán)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（L1）、第二容器（L2）構成的電解容腔中；

制氫發(fā)電模塊中：還具有超聲波發(fā)生器（C1），超聲波發(fā)生器（C1）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泵（B5）、排氣閥（F5）；通過控制除氣容器（YLG）除氣操作時在超聲波發(fā)生器（C1）的同時開放排氣閥（F5）并打開第五泵（B5）降低除氣容器（YLG）的氣壓，使使得氫燃料電池（BAT1）的產(chǎn)物水中溶解的氣體脫出，超聲波發(fā)生器（C1）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(fā)電模塊中：氫燃料電池（BAT1）具有電源輸出點（VCC1）、電源地點（GND1）；

制氫發(fā)電模塊與控制系統(tǒng)的控制模塊相連作為電能存儲裝置，制氫發(fā)電模塊與程控電源相連裝置，可以對付突然斷電的情況。

實施實例2、基于實施實例1的修改控制系統(tǒng)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(qū)域液體對激光或X光的吸收越少，對應圖像區(qū)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(qū)域灰度數(shù)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。

實施實例3、基于實施實例1的修改控制系統(tǒng)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(qū)域液體對激光或X光的吸收越少，對應圖像區(qū)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(qū)域灰度數(shù)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。

實施實例4、實施實例1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（ZG1）、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（ZG1）的軸線方向與螺旋管腔（LXG）的螺旋軸線方向相同，第一管腔（ZG1）位于螺旋管腔（LXG）的螺旋線以內，第一管腔（ZG1）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（ZG1）具有連接端和開口端（JK1），第一管腔（ZG1）的連接端與螺旋管腔（LXG）的第一端相通，第一管腔（ZG1）穿在整個螺旋管腔（LXG）段，且第一管腔（ZG1）的開口端（JK1）超出螺旋管腔（LXG）的第二端， 第二管腔（ZG1）的軸線方向與螺旋管腔（LXG）的螺旋軸線方向相同，第二管腔（ZG1）位于螺旋管腔（LXG）的螺旋線以內，第二管腔（ZG1）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（ZG1）具有連接端和開口端（JK1），第二管腔（ZG1）的連接端與螺旋管腔（LXG）的第二端相通，第二管腔（ZG1）穿在整個螺旋管腔（LXG）段，且第二管腔（ZG1）的開口端（JK1）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。

實施實例5、實施實例1的基礎上在氫燃料電池（BAT1）具有電源輸出點（VCC1）、電源地點（GND1）之間連接一個濾波電容，濾波電容一端電源輸出點（VCC1）另一端與電源地點（GND1）相連。

實施實例6、實施實例1的基礎上控制系統(tǒng)的控制模塊還包括CUDA處理硬件。

本說明不詳處為現(xiàn)有技術或者公知常識，故不贅述。