三弹夹·智能空气再生系统 | 中山市化学竞赛

🧪

化学体系

电解水	2H₂O → 2H₂↑ + O₂↑
H₂O₂催化	2H₂O₂ → 2H₂O + O₂↑
CO₂转换	2Na₂O₂+2CO₂→2Na₂CO₃+O₂
氢能回收	2H₂+O₂→2H₂O (燃料电池)

三模式制氧碳氢氧闭环

🔫

弹夹式设计

电解水	水电联产·氢能自回收
H₂O₂应急	机械触发·独立可用
CO₂转换	主动吸收·同步产氧
智能底座	供电/气路/水路/AI控制

即插即用独立行动

🎛️

嵌入式控制

主控	Arduino Mega
传感器	CO₂/流量/温湿度
执行	气泵/蠕动泵/电磁阀
AI决策	CO₂分级响应+PID

OLED显示模式切换

👁️

AI视觉

OpenCV多目标监测

气泡频率（流量校验）
Na₂O₂颜色识别
微藻生长监测

智能切换冗余校验

💧

水循环闭环

H₂O₂反应水	回收至集水箱
燃料电池水	回流电解槽
湿化瓶废水	过滤回用

零废水资源化

🗺️

系统工作流

1CO₂传感器监测

2AI决策模式

3调度弹夹组合

4O₂汇流湿化输出

5水/氢/碳回收闭环

🏠 家用全插 · 便携拆卸
三个弹夹插入底座即享全智能；拔出后每个均可独立应急。

⏳

开发计划

4.18-20 建模4.21-23 打印4.21-25 软硬件4.26-27 联调4.28-29 视频

📦 成果

实物	三弹夹+底座样机
文档	附件1-2完整版
视频	AI决策+弹夹独立演示

🔗

学科融合

化学	电解/催化/固碳
物理	流体/电路/热力学
数学	PID/回归分析
信息技术	嵌入式/AI视觉
工程	3D打印/模块化

♻️ 副产品拓展回收Na₂CO₃ → 转化小苏打 → 清洁/除味/手工皂（展板展示）

📈 实时产氧流量 (PID闭环) 在线

395

410

398

420

405

388

设定值: 400 mL/min 当前: 405 mL/min 波动: ±3.0%

32.5

🌡️ 反应温度 (°C)

8.2

💧 气泡频率 (Hz)

0.42

⚡ 燃料电池功率 (W)

78

🔋 电池电量 (%)

🤖 AI 系统状态

🔋电解水: 运行 (72%) 💊H₂O₂: 待机 🌿CO₂转换: 运行 (68%)

[弹夹识别] 全部已连接

CO₂浓度	1250 ppm (轻度积聚)
运行模式	日常保健 · 电解水+CO₂净化
氢气流速	780 mL/min → 燃料电池
水回收速率	2.4 mL/min
系统运行时长	02:14:35

📊 实时趋势

CO₂下降速率: 12 ppm/min 预计15min后达标

📟 串口状态: 已连接 (COM3) 📊 数据刷新: 500ms 🧪 下次决策评估: 5s后 🔌 实际运行时通过pyserial实时更新

🌿 CO₂转换弹夹

化学 Na₂O₂法

2Na₂O₂+2CO₂→2Na₂CO₃+O₂

主动吸入空气，同步产氧，副产碳酸钠可回收。

当前: 运行寿命: 87%

生态微藻

CO₂+H₂O→光→O₂+生物质

纯天然光合作用，零污染，展示碳中和理念。

当前: 待机生长率: 0.8 g/L·d

环境CO₂

487ppm

累计转化

12.4g

生态待机

化学运行

AI调度中

🔄 碳氧循环 & 副产品

   人体呼吸        制氧模块        CO₂弹夹
    O₂↓  ↑CO₂       电解/H₂O₂       Na₂O₂/微藻
      │    │           │               │
      └────┼───────────┼───────────────┘
           └───────────┴→ 智能底座AI调度 ←┘

♻️ 副产品资源化 (展板拓展)
回收Na₂CO₃ → 通CO₂转化 → 小苏打(NaHCO₃) → 清洁/除味/手工皂/汽水。每小时吸收2.4g CO₂，释放1.75g O₂，等效0.1棵树。

⚡ 三弹夹·智能空气再生系统