本實用新型屬于PCB板腐蝕領(lǐng)域，具體涉及一種PCB板腐蝕反應(yīng)能量采集系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

PCB板的腐蝕方法有多種，其中借助酸腐蝕工藝，利用氧化還原反應(yīng)對銅進(jìn)行腐蝕去除是常用的方法，如使用雙氧水、鹽酸與銅發(fā)生反應(yīng)，將銅變成溶于水的氯化銅。

目前市面上的PCB板腐蝕方面，著重于腐蝕效率方面，而腐蝕過程中化學(xué)反應(yīng)釋放的大量能量卻無人關(guān)注，導(dǎo)致腐蝕過程中化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的大量能量白白浪費掉。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種PCB板腐蝕反應(yīng)能量采集系統(tǒng)，采集并利用PCB板腐蝕過程中化學(xué)反應(yīng)釋放的能量。

為實現(xiàn)以上目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：

一種PCB板腐蝕反應(yīng)能量采集系統(tǒng)，包括反應(yīng)發(fā)生槽、第一化學(xué)液容器、第二化學(xué)液容器、第一廢液收集容器、第二廢液收集容器、惰性電極、能量收集模塊、充電電源模塊、處理器模塊、第一電動球閥、第二電動球閥、第三電動球閥、第四電動球閥、電動球閥驅(qū)動模塊以及至少一個待腐蝕PCB板；

其中，

所述反應(yīng)發(fā)生槽通過質(zhì)子交換膜分隔為第一反應(yīng)發(fā)生槽和第二反應(yīng)發(fā)生槽，所述惰性電極放置在所述第一反應(yīng)發(fā)生槽中；所述待腐蝕PCB板放置在所述第二反應(yīng)發(fā)生槽中；所述惰性電極和所述待腐蝕PCB板分別與所述能量收集模塊電連接，所述能量收集模塊與所述充電電源模塊連接；

所述第一反應(yīng)發(fā)生槽中設(shè)置有第一液位傳感器，所述第二反應(yīng)發(fā)生槽中設(shè)置有第二液位傳感器、PH傳感器以及溫度傳感器，所述第一液位傳感器、所述第二液位傳感器、所述PH傳感器和所述溫度傳感器分別與所述處理器模塊電連接，所述處理器模塊與所述充電電源模塊電連接；

所述第一化學(xué)液容器和所述第二化學(xué)液容器均位于所述反應(yīng)發(fā)生槽上方，所述第一化學(xué)液容器中配置有氧化劑溶液，所述第二化學(xué)液容器中配置有酸液，所述第一化學(xué)液容器與所述第一反應(yīng)發(fā)生槽通過第一管道連接，所述第一電動球閥安裝在所述第一管道上，所述第二化學(xué)液容器與所述第二反應(yīng)發(fā)生槽通過第二管道連接，所述第二電動球閥安裝在所述第二管道上；所述第一廢液收集容器和所述第二廢液收集容器均位于所述反應(yīng)發(fā)生槽下方，所述第一廢液收集容器與所述第一反應(yīng)發(fā)生槽通過第三管道連接，所述第三電動球閥安裝在所述第三管道上，所述第二廢液收集容器與所述第二反應(yīng)發(fā)生槽通過第四管道連接，所述第四電動球閥安裝在所述第四管道上；所述第一電動球閥、所述第二電動球閥、所述第三電動球閥和所述第四電動球閥分別與所述電動球閥驅(qū)動模塊電連接，所述電動球閥驅(qū)動模塊分別與所述處理器模塊和所述充電電源模塊電連接。

進(jìn)一步地，所述惰性電極由鉑制成。

進(jìn)一步地，所述惰性電極由碳紙制成。

進(jìn)一步地，所述能量收集模塊采用BQ25504芯片。

進(jìn)一步地，所述能量收集模塊采用TPS6120x芯片。

進(jìn)一步地，所述充電電源模塊為鋰電池充電電源模塊。

進(jìn)一步地，所述酸液為鹽酸或硫酸。

進(jìn)一步地，所述氧化劑溶液為雙氧水或過硫酸銨溶液。

進(jìn)一步地，所述處理器模塊為單片機模塊。

進(jìn)一步地，所述第一管道、所述第二管道、所述第三管道和所述第四管道均為S型管道。

本實用新型采用以上技術(shù)方案，至少具備以下有益效果：

本實用新型中質(zhì)子交換膜具有讓氫離子通過而不允許電子通過的特性，待腐蝕PCB板上的銅在腐蝕過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)失去的電子不能通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入第一反應(yīng)發(fā)生槽，只能通過與待腐蝕PCB板連接的外部回路進(jìn)入第一反應(yīng)發(fā)生槽，從而構(gòu)成充電回路，實現(xiàn)對腐蝕過程化學(xué)反應(yīng)釋放的能量進(jìn)行收集，處理器模塊與充電電源模塊連接，利用處理器模塊接收各種傳感器的信號，并控制相關(guān)電動球閥的通斷，實現(xiàn)對收集的能量的利用，從而避免腐蝕過程釋放的能量被浪費掉，達(dá)到節(jié)能的目的。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型一種PCB板腐蝕反應(yīng)能量采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型一種PCB板腐蝕反應(yīng)能量采集系統(tǒng)的原理圖。

圖中1-第一化學(xué)液容器；2-第二化學(xué)液容器；3-第一廢液收集容器；4-第二廢液收集容器；5-惰性電極；6-能量收集模塊；7-充電電源模塊；8-處理器模塊；9-第一電動球閥；10-第二電動球閥；11-第三電動球閥；12-第四電動球閥；13-電動球閥驅(qū)動模塊；14-待腐蝕PCB板；15-質(zhì)子交換膜；16-第一反應(yīng)發(fā)生槽；17-第二反應(yīng)發(fā)生槽；18-第一液位傳感器；19-第二液位傳感器；20-PH傳感器；21-溫度傳感器；22-第一管道；23-第二管道；24-第三管道；25-第四管道。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所得到的所有其它實施方式，都屬于本實用新型所保護(hù)的范圍。

如圖1和圖2所示，本實用新型提供一種PCB板腐蝕反應(yīng)能量采集系統(tǒng)，包括反應(yīng)發(fā)生槽、第一化學(xué)液容器1、第二化學(xué)液容器2、第一廢液收集容器3、第二廢液收集容器4、惰性電極5、能量收集模塊6、充電電源模塊7、處理器模塊8、第一電動球閥9、第二電動球閥10、第三電動球閥11、第四電動球閥12、電動球閥驅(qū)動模塊13以及至少一個待腐蝕PCB板14；

其中，

所述反應(yīng)發(fā)生槽通過質(zhì)子交換膜15分隔為第一反應(yīng)發(fā)生槽16和第二反應(yīng)發(fā)生槽17，所述惰性電極5放置在所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16中；所述待腐蝕PCB板14放置在所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17中；所述惰性電極5和所述待腐蝕PCB板14分別與所述能量收集模塊6電連接，所述能量收集模塊6與所述充電電源模塊7連接；

所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16中設(shè)置有第一液位傳感器18，所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17中設(shè)置有第二液位傳感器19、PH傳感器20以及溫度傳感器21，所述第一液位傳感器18、所述第二液位傳感器19、所述PH傳感器20和所述溫度傳感器21分別與所述處理器模塊8電連接，所述處理器模塊8與所述充電電源模塊7電連接；

所述第一化學(xué)液容器1和所述第二化學(xué)液容器2均位于所述反應(yīng)發(fā)生槽上方，所述第一化學(xué)液容器1中配置有氧化劑溶液，所述第二化學(xué)液容器2中配置有酸液，所述第一化學(xué)液容器1與所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16通過第一管道22連接，所述第一電動球閥9安裝在所述第一管道22上，所述第二化學(xué)液容器2與所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17通過第二管道23連接，所述第二電動球閥10安裝在所述第二管道23上；所述第一廢液收集容器3和所述第二廢液收集容器4均位于所述反應(yīng)發(fā)生槽下方，所述第一廢液收集容器3與所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16通過第三管道24連接，所述第三電動球閥11安裝在所述第三管道24上，所述第二廢液收集容器4與所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17通過第四管道25連接，所述第四電動球閥12安裝在所述第四管道25上；所述第一電動球閥9、所述第二電動球閥10、所述第三電動球閥11和所述第四電動球閥12分別與所述電動球閥驅(qū)動模塊13電連接，所述電動球閥驅(qū)動模塊13分別與所述處理器模塊8和所述充電電源模塊7電連接。

上述方案中，利用所述質(zhì)子交換膜15將所述反應(yīng)發(fā)生槽分隔為所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16和所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17，所述惰性電極5放置在所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16中；所述待腐蝕PCB板14放置在所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17中，在所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16中注入所述氧化劑溶液，在所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17中注入所述酸液，所述惰性電極5和所述待腐蝕PCB板14分別與所述能量收集模塊6連接，所述能量收集模塊6與所述充電電源模塊7連接。質(zhì)子交換膜15具有讓氫離子通過而不允許電子通過的特性，這樣酸液中的氫離子(即質(zhì)子)可通過質(zhì)子交換膜15進(jìn)入所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16中，而待腐蝕PCB板14上的銅在腐蝕過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)失去的電子不能通過質(zhì)子交換膜15進(jìn)入第一反應(yīng)發(fā)生槽16，只能通過與待腐蝕PCB板14連接的外部回路進(jìn)入第一反應(yīng)發(fā)生槽16，從而向外界提供電流，構(gòu)成充電回路，實現(xiàn)對腐蝕過程化學(xué)反應(yīng)釋放的能量進(jìn)行收集；通過處理器模塊8與充電電源模塊7連接，利用處理器模塊8接收各種傳感器的信號，并控制相關(guān)電動球閥的通斷，實現(xiàn)對收集的能量的利用，避免腐蝕過程釋放的能量被浪費掉，實現(xiàn)節(jié)能的目的。

所述第一化學(xué)液容器1中配置有所述氧化劑溶液，常態(tài)下，實現(xiàn)所述第一化學(xué)液容器1向所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16注入氧化劑溶液的所述第一電動球閥9為常閉狀態(tài)，在需要補液時，所述處理器模塊8控制所述第一電動球閥9打開向所述第一反應(yīng)發(fā)生槽16注入氧化劑溶液。同理，所述第二化學(xué)液容器2中配置有所述酸液，常態(tài)下，實現(xiàn)所述第二化學(xué)液容器2向所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17注入酸液的所述第二電動球閥10為常閉狀態(tài)，在需要補液時，所述處理器模塊8控制所述第二電動球閥10打開向所述第二反應(yīng)發(fā)生槽17注入酸液。

本實用新型在具體產(chǎn)品應(yīng)用中，所述第一電動球閥9、所述第二電動球閥10、所述第三電動球閥11和所述第四電動球閥12限定于與本實用新型的所述充電電源模塊7匹配。可以根據(jù)同時一起腐蝕的PCB板數(shù)量，選用何種容量的所述充電電源模塊7，然后再選用市面上與選用的所述充電電源模塊7匹配的電動球閥。如同時一起腐蝕的PCB板數(shù)量較少，可選用小容量的所述充電電源模塊7，如容量為3.7V或5V的充電電源模塊7，這樣選用電動球閥時需要選用低電壓/低電流實現(xiàn)通斷的微型電磁空氣閥和微型電動球閥。如果同時一起腐蝕的PCB板數(shù)量較多，采集的能量足以給12V的所述充電電源模塊7充電時，則選用與12V直流電源匹配的電磁空氣閥和電動球閥即可。

關(guān)于所述惰性電極5，現(xiàn)有技術(shù)中，惰性電極5其本身不參與氧化還原反應(yīng)，只起傳遞電子的作用。惰性電極5可由鉑、金或碳等惰性材料制成。本實用新型中所述惰性電極5可以由鉑制成，從增加接觸面積可以提高反應(yīng)速度方面考慮，本實用新型中所述惰性電極5優(yōu)選由碳紙制成。

關(guān)于所述能量收集模塊6，現(xiàn)有技術(shù)中能量采集模塊的產(chǎn)品有很多種，如德州儀器公司擁有一系列能量采集模塊的芯片產(chǎn)品，本實用新型中優(yōu)選德州儀器公司生產(chǎn)的BQ25504芯片，可以實現(xiàn)能量收集的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)微型能量的高效管理，是款超低功耗能量管理芯片，顯著優(yōu)點是擁有超低的工作啟動電壓，集成動態(tài)最大功率點跟蹤，可以從各種能源發(fā)電源提取最優(yōu)能量，如可以在穩(wěn)定工作時從低至80mv的能量源提取能量，并對超低電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換，以便進(jìn)行存儲使用。此外，所述能量收集模塊6也可以采用德州儀器公司生產(chǎn)的TPS6120x芯片，TPS6120x芯片一款超低輸入電壓升壓式轉(zhuǎn)換管理芯片，也可以為本實用新型的充電電源模塊7的充電提供解決方案。

關(guān)于所述充電電源模塊7，本實用新型中，所述充電電源模塊7優(yōu)選為鋰電池充電電源模塊7，具有綠色環(huán)保的優(yōu)點，其不論生產(chǎn)、使用和報廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。

關(guān)于用于腐蝕PCB板上的銅的所述酸液和所述氧化劑，本實用新型中，所述酸液優(yōu)選為鹽酸，當(dāng)然也可用硫酸等其他酸替代；所述氧化劑溶液優(yōu)選采用雙氧水，也可以用過硫酸銨溶液等其他氧化劑溶液替代，其中，過硫酸銨在工業(yè)中是制作雙氧水的原料。

現(xiàn)有技術(shù)的對PCB板的腐蝕方面，采用鹽酸和雙氧水作為腐蝕液是普遍使用的技術(shù)，以下為采用鹽酸和雙氧水對一塊PCB板腐蝕過程可采集能量的理論論證。

腐蝕過程能量的產(chǎn)生，工業(yè)與實驗室的銅板腐蝕的反應(yīng)利用的是銅失電子的氧化還原反應(yīng)，該反應(yīng)如下所示。

Cu+HCl+H₂O₂＝CuCl₂+2H₂O

該腐蝕反應(yīng)已經(jīng)得到工業(yè)和實驗室的應(yīng)用檢驗，該反應(yīng)在反應(yīng)過程中伴隨著電子的定向遷移，通過制作原電池反應(yīng)池，可以在該反應(yīng)過程中獲得電能。

理論電池電動勢：

(1)標(biāo)準(zhǔn)電極電勢

正極離子反應(yīng)方程式：

H₂O₂+2e^-+2H⁺＝2H₂O

正極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為：

負(fù)極離子反應(yīng)方程式：

Cu-2e^-＝Cu²⁺

負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為：

(2)實際電極電勢

正極：

負(fù)極：

(3)理想電池電勢

以參與反應(yīng)的水為200ml、鹽酸為200ml、過氧化氫為400ml計算，PCB板腐蝕前的質(zhì)量為88.384g，腐蝕后的質(zhì)量為86.915g，其中反應(yīng)的質(zhì)量中含銅量為97％，其余為雜質(zhì)，得到如下數(shù)據(jù)：

反應(yīng)過程中產(chǎn)生最大體積的水(影響反應(yīng)的pH)：

反應(yīng)完全銅離子的濃度：

過氧化氫的濃度：

氫離子的濃度：

計算得到理想電動勢為：

反應(yīng)限度(已知：室溫下，z＝2)

K＝6.7251×10⁵⁰

表明反應(yīng)進(jìn)行的很完全，該電池反應(yīng)在理論上具有極大的可行性。該化學(xué)反應(yīng)的電動勢較高十分有利于能量的收集，具有極高的可行性。

本實用新型中，所述處理器模塊8可以采用現(xiàn)有技術(shù)中廣泛使用的各個類型的單片機模塊。

本實用新型中，所述第一管道22、所述第二管道23、所述第三管道24和所述第四管道25均為S型管道。需要說明的是，對于所述第一管道22、所述第二管道23、所述第三管道24和所述第四管道25的彎曲形狀，本實用新型僅是給出一種具體的S型管道，但并不表示不實用新型所述第一管道22、所述第二管道23、所述第三管道24和所述第四管道25限定于S型管道，也可采用其他形狀結(jié)構(gòu)的管道。

以上所述，僅為本實用新型的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。