[發明專利]基于水的金屬膠體燃燒添加劑

在審

• 申請號: 202080010972.2
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113348231A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 全炅勛
• 申請（專利權）人: 全炅勛
• 主分類號: C10L1/12
• 分類號: C10L1/12;B01J35/00;B01J37/34;C10L10/02;C10L10/04;C10L10/06
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 劉明海;胡彬

本發明涉及組成包含分散的細金屬粒子110的膠體水溶液的燃燒添加劑。本發明還記述膠體(colloid)生成方法。尤其，本發明與具有膠體的燃燒添加劑相關，膠體由提供堿性水溶液的金屬粒子組成，金屬粒子分散在該溶液中，平均直徑為30nm～30μm。膠體可部分/完全取代噴水系統的水或者可用作用于燃燒的空氣加濕組分。

技術領域

本發明涉及由膠體組成的燃燒添加劑及相同物質的制備方法。尤其，本發明涉及如下的燃燒添加劑：能夠以添加至燃料的燃料添加劑形態提供，或者能夠以適用于用于燃燒時的噴水系統或用于燃燒的空氣加濕方法的水的完全/部分取代物提供。本發明還涉及為了改善使用添加劑的發動機的效率而在燃燒循環加入膠體溶液作為添加劑的方法和裝置。

背景技術

鋁等的金屬添加劑可增加推進劑的體積熱釋放，因此，多年來，作為用于提高燃燒性能的方法以固體形態使用。鋁的細粒子及微粒、硼和鋅也作為潛在燃料添加劑研究。氧化鈰(例：EP1587898A1)在柴油機排氣催化劑中起到儲氧劑作用而周知。

除鋁或氧化鈰之外，若向燃料添加各種細金屬粒子，則可有助于分解未燃燒的碳氫和煙塵，由此減少從排氣中排放的污染物質的量并減少燃料使用量。例如，US2006/0141149A1說明了氧化鐵納米粒子的合成，WO2013/177512A1(US2013/337998A1)說明了燃料添加物用氧化鐵納米粒子，WO2011/406790A1說明了燃料添加物用鈦氧化納米粒子。

但是，燃料添加劑的金屬堆積在燃燒系統來對燃燒過程產生不利影響。目前，金屬納米粒子的環境安全性受到質疑。因此，與包含大量的納米粒子的上述例不同地，燃料中的納米粒子不超出1mg/L，因此需要不會對環境產生不利影響且可在燃燒循環中積極運行的燃料添加劑。

在以往，為了改善發動機性能而嘗試注入水或混合注入水與乙醇/甲醇。汽油發動機主要通過上述技術表現出辛烷值得以改善的狀態，并且防爆效果和輸出增強效果得以改善。柴油發動機主要通過上述技術表現出燃燒溫度減少效果，其有助于減少氮氧化物(NO_x)的排放量。

但是，眾所周知，當注入水時，除了如上所述的效果，還增加一氧化碳的排放量，除非正確優化，否則可減少燃油經濟性。在水液滴的大小大的情況下，可妨礙燃燒室的空氣-燃料的均勻混合，因此調節液滴大小為該技術的重要因素。

作為現有技術提出的WO2015/003678A1說明使內燃機、渦輪或噴射發動機進行工作的方法和向內燃機、渦輪或噴射發動機的空氣通道加入燃料添加劑的方法。在該方法中，添加劑從液體轉換為液滴狀態傳遞，在燃燒過程中，在實際使用燃料的過程中，通過空氣通道流入至燃料。向空氣通道直接傳遞添加劑的液滴形態的結果，可有效控制百萬分之一(ppm)范圍的容量。這與添加劑在零散燃料泵混合或在車輛的燃料箱中混合在燃料的其他燃料添加劑的概念不同。

在這種接近方式中，需要持續研發可在燃料的燃燒過程中改善效率的燃燒添加劑。

發明內容

發明問題

本發明的動機在于，與燃燒時注入水或將水乳化(emulsification)之后注入至燃料的現有技術的方法相比，通過金屬膠體完全/部分取代水，而且，減少對于燃料的水注入量或乳化時的水的混合比例，既保持了注入水或乳化水時的優點，還享有水-納米金屬團簇的優點，同時避免注入水或乳化的副作用。本發明的目標在于，使得與燃燒相關的實際納米金屬/燃料比例小于0.1mg/L，這為與現有的金屬納米粒子燃料添加劑的最大差異。

為了解決上述現有技術的問題而完成了本發明，提出了可通過在此提出的方式完全或部分取代燃料添加劑或噴水系統或用于加濕器中的水的分散有細金屬粒子的堿性水溶液。由于細金屬粒子的大小，可將分散有細金屬粒子的堿性水溶液視作納米流體(nanofluid)組合物或金屬膠體。

技術方案