微通道智能電合成系統作為化工與材料合成領域的新興技術，憑借其高效、精準、安全等優勢，正逐步改變傳統合成工藝的格局。在該系統中，多模態傳感與數據融合策略的運用至關重要，它們如同系統的 “神經" 與 “大腦"，實現對反應過程的精細監測與智能調控，確保反應高效、穩定且安全地進行。

一、微通道智能電合成系統概述

      微通道智能電合成系統是利用微尺度通道內的電化學反應實現物質合成的裝置。其核心優勢在于微通道的高比表面積，能極大提升傳質、傳熱效率，精準控制反應條件，有效減少副反應，提高產物純度與反應選擇性。例如，在有機電合成中，可通過精確調節電流密度、反應溫度與流速，實現對反應路徑的精準引導，這是傳統大尺度反應器難以企及的。

二、多模態傳感技術在微通道智能電合成系統中的應用

（1）電流 / 電位傳感器

      電流和電位是電合成反應的關鍵參數。通過高精度的電流傳感器，可實時監測反應過程中的電流變化，反映反應速率與進程。電位傳感器則用于測量電極電位，輔助判斷反應的發生與進行程度。在電催化合成過程中，電流的波動能直觀展現催化劑活性的變化，電位的穩定與否也與反應的穩定性緊密相關。

（2）溫度傳感器

      反應溫度對電合成反應的速率與選擇性影響顯著。高精度、響應迅速的溫度傳感器，如熱電偶或熱敏電阻，被部署于微通道關鍵位置，實時感知反應溫度。在強放熱或吸熱的電合成反應中，及時準確的溫度監測是維持反應在適宜溫度區間的基礎，防止因溫度失控導致反應失敗甚至安全事故。

（3）流量傳感器

      反應物與產物的流量控制關乎反應的連續性與穩定性。流量傳感器，如電磁流量計、質量流量計等，精確測量流體流速與流量，確保反應物按設定比例持續流入微通道，產物及時排出，維持反應體系的動態平衡。在連續流電合成工藝中，穩定且精準的流量控制是實現高效生產的必要條件。

（4）濃度傳感器

      反應物與產物的濃度變化是反應進程的直接體現。光譜類濃度傳感器，如紫外 - 可見分光光度計，可在線監測溶液中物質的濃度；電化學類濃度傳感器則通過檢測離子濃度變化來反映反應進行程度。在藥物中間體的電合成中，實時監測反應物濃度，能及時調整反應參數，保障產物收率與質量。

（5）壓力傳感器

      反應體系內的壓力波動可能影響反應速率、物質傳輸及設備安全。壓力傳感器實時監測微通道內壓力，在涉及氣體參與的電合成反應中，尤為重要。及時察覺壓力異常，可防止管道堵塞、設備損壞等問題，確保系統穩定運行。

三、多模態傳感數據融合策略

（1）數據級融合

      在數據采集初期，直接將來自不同傳感器的原始數據進行融合處理。將電流、電位、溫度等傳感器的原始數據按時間序列整合，形成一個綜合的數據集。這種融合方式保留了原始、全面的信息，但對數據處理能力要求較高，數據傳輸與存儲負擔較大。

（2）特征級融合

      先對各傳感器數據分別進行特征提取，再將提取的特征進行融合。從電流數據中提取反應速率特征，從溫度數據中提取熱變化特征，然后將這些特征組合成一個新的特征向量。此方法降低了數據維度，減少計算量，同時保留了對反應分析至關重要的特征信息，在實際應用中較為常用。

（3）決策級融合

      各傳感器獨立進行數據分析與決策，然后將這些決策結果進行融合。電流傳感器判斷反應是否正常進行，溫度傳感器判斷溫度是否在安全范圍，最后綜合這些判斷結果做出整體決策。該方式對各傳感器的獨立性要求較高，通信負擔小，容錯性強，適用于對實時性要求高且傳感器可靠性有保障的場景。

四、多模態傳感與數據融合策略的優勢

（1）提升反應監測精度

      通過多種傳感器從不同維度監測反應，如同時獲取電流、溫度、濃度等信息，避免單一傳感器的局限性，全面且精準地掌握反應狀態。在復雜的電合成反應中，單一傳感器可能因干擾或測量范圍限制而出現偏差，多模態傳感則能相互補充，提供更準確的數據。

（2）增強系統穩定性與可靠性

      實時監測與數據融合能及時發現反應中的異常情況，如溫度突變、壓力異常等，并迅速做出調整。當某一傳感器出現故障時，其他傳感器的數據仍可支撐系統運行，通過數據融合算法進行故障診斷與補償，保障系統持續穩定工作。

（3）實現智能優化與控制

      基于多模態傳感數據融合，結合先進的算法與模型，可對反應過程進行智能優化。利用機器學習算法對歷史數據與實時數據進行分析，預測反應趨勢，自動調整電流、流量等參數，實現反應條件的控制，提高產物質量與生產效率。

五、挑戰與展望

（1）面臨挑戰

      不同傳感器數據的采樣頻率、數據格式與量綱存在差異，給數據同步與融合帶來困難；多模態數據量龐大，對數據存儲、傳輸與處理能力提出了很高要求；傳感器的精度、穩定性與可靠性受環境因素影響，可能導致數據誤差與錯誤。

（2）未來展望

      研發更高效的數據融合算法，能自適應處理不同類型、不同頻率的傳感器數據；借助邊緣計算與云計算技術，提升數據處理效率，實現實時分析與決策；發展高精度、高穩定性、抗干擾能力強的新型傳感器，拓展多模態傳感的應用范圍；將多模態傳感與數據融合技術與人工智能、物聯網深度融合，推動微通道智能電合成系統向智能化、自動化、無人化方向發展，為化工、材料等領域的創新發展提供有力支撐。

產品展示

      SSC-ECRS2000微通道連續流智能電合成系統主要用于電催化反應和光電催化劑的性能評價，可以實現連續流和循環連續流實驗，配置反應液體控溫系統，實現主要用于光電催化CO2還原反應全自動在線檢測系統分析，光電催化、N2催化還原，電催化分析、燃料電池、電解水等。 

      SSC-ECRS2000微通道連續流智能電合成系統將氣路液路系統、光電催化反應池、在線檢測設備等進行智能化、微型化、模塊化設計并集成為一套裝置，通過兩路氣路和兩路液路的不同組合實現電催化分析，并采用在線檢測體系對反應產物進行定性定量分析。可以適配市面上多數相關的電解池，也可以根據實驗需求定制修改各種電催化池。

產品優勢：

● 將光源、電化學工作站、電催化反應池、管路切換和氣相色譜模塊化集成化系統化；

● PLC控制系統集成氣路、液路控制、溫度控制、壓力控制、閥體切換、流路顯示等；

● 主要用于半導體材料的光電催化流動相CO2還原反應活性評價等；

● 用于半導體材料的光電催化流動相H2O分解產氫、產氧活性評價、N2還原、電催化等；

● 微量反應系統，極低的催化劑用量；

● 導電電極根據需要可表面鍍金、鈀或鉑，導電性能佳，耐化學腐蝕；

● 標配光電反應池，可實現兩室三電極體系或三室三電極體系，采用純鈦材質，耐壓抗腐蝕

● 可適用于氣-固-液三相界面的催化反應體系，也可適用于陰陽極液流循環反應系統；

● 測試范圍廣，CO2、CO、CH4、甲醇、氫氣、氧氣、烴類等微量氣體。