CN101538687B

CN101538687B - 一种合金型燃油催化剂

Info

Publication number: CN101538687B
Application number: CN2008100107130A
Authority: CN
Inventors: 吕曼祺; 董加胜; 陈德敏; 张海峰; 杨柯
Original assignee: Institute of Metal Research of CAS
Current assignee: Institute of Metal Research of CAS
Priority date: 2008-03-21
Filing date: 2008-03-21
Publication date: 2011-06-15
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: CN101538687A

Abstract

一种合金型燃油催化剂，其至少包含有以下组成成分(按照重量百分比计)：Ni：10～35％、Cu：20～40％、Zn：8～12％、Ti：1～5％、V：0.1～0.6％、Cr：2～20％、Mn：2～10％、Fe：余量。本发明所述合金型燃油催化剂特有的静电催化功能使柴油中的大分子团分散开，合金的存在增加了柴油中的氧化自由基，这都有利于燃油的充分燃烧。所述合金型燃油催化剂具有节油、减排两大优势；其具有可以预见的巨大的经济价值和社会价值。

Description

一种合金型燃油催化剂

技术领域：

本发明涉及材料科学和柴油车节能减排技术，特别提供了一种用于燃料机车(例如柴油车)的合金型燃油催化剂。

背景技术：

现有技术中，很多情况下我们需要对燃料机车(例如柴油车)进行节能减排处理。

当前，节省能源和减少排放成为举世关注的焦点。关于减排：“十一五”规划规定到2010年我国主要污染物排放总量比2005年减少10％。从2007年7月1日起，中国开始实施机动车欧III排放标准；北京于2008年1月1日率先在国内实施机动车欧IV燃油标准。关于节油：“十一五”规划提出，到2010年，全国单位国内生产总值能耗比2005年下降20％左右。

但目前的节能减排形势严峻：2006年和2007年节能和减排指标都没有完成，能耗减少分别为1.7％和3.4％，低于预定的每年4％的指标。因此，节省内燃机的燃油消耗并同步减少有害气体排放，意义重大。燃油的燃烧是一个氧化过程，如果在进入发动机燃烧室前能够增加氧化自由基，则会有助于燃油的充分燃烧，同样如果能够使燃油中较大的碳氢化合物聚集物分散成微胶体颗粒，也有助于燃油的充分燃烧，从而提高燃油效率，同时还减少了由于燃烧不充分引起的有害气体排放。

与目前市场上宣传的节油减排产品相比，在使用条件、效果、价格等方面均有优势，例如，减少排放的常用方法即在尾气通路上加装贵金属催化装置，使有害气体转化为无害气体，但价格昂贵，易中毒，使用寿命短，虽然一直在探索用稀土合金取代或部分取代贵金属，但效果不佳。同时，纳米节油器、环保节油器、物理产品等节油装置或技术对减少发动机的排放没有明显效果。

因此，人们期望获得一种技术效果更好的合金型燃油催化剂。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可用于柴油汽车节能减排的功能合金，它是利用功能合金的静电催化活性，使燃油中的大分子团分散开和增加燃油的氧化自由基，达到节能和减排的效果。合金在使用过程中只起催化作用，本身并不消耗。

本发明所提供的特殊功能合金可以长期使用，使用方便、价格低廉。除节能外，其最重要的特征是使柴油车的烟雾排放大幅度降低。

本发明一种合金型燃油催化剂，用于柴油车节能减排；其特征在于：所述合金型燃油催化剂包含有以下几种含量成分：Ni、Cu、Zn、Ti、V、Cr、Mn、Fe；以上所述各成分的重量百分比含量具体是：

Ni：10～35％、Cu：20～40％、Zn：8～12％、Ti：1～5％、V：0.1～0.6％、Cr：2～20％、Mn：2～10％、Fe：余量。

优选内容还包括以下具体要求：

所述合金型燃油催化剂还含有下述几种组成成分中的至少一种：B、轻稀土元素、Al；所述的各种成分的重量百分比含量要求具体是：B：0.05～0.15％、轻稀土元素：0.05～0.5％、Al：0.1～1.0％。

另外，所述合金型燃油催化剂中的C元素的重量百分比含量≤0.10％，Si元素的重量百分比含量为：0.1～0.8％；

所述轻稀土元素优选具体可以为La、Ce、Pr、Nd四种之一或其组合。

所述合金型燃油催化剂的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。当所述合金型燃油催化剂的具体形态是粉末状或颗粒状或圆球状时，其粒度要求分别如下：粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm，颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。

本发明所述合金型燃油催化剂的具体应用方法可以是：将所述合金型燃油催化剂作为工作介质，置入减排装置中，然后将减排装置串接在燃料机车(例如柴油机)的燃料供应管路中。

优选的所述合金型燃油催化剂的使用方法具体是：将所述合金型燃油催化剂作为工作介质，置入减排装置中，然后将减排装置串接在燃料机车的燃料供应管路中，具体位置通常位于油类燃料滤清器之前。

本发明中，所述正在使用中的合金型燃油催化剂的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。当所述合金型燃油催化剂的具体形态是粉末状或颗粒状或圆球状时，其粒度要求分别如下：粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm，颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。

所述合金型燃油催化剂的使用状态主要为粉末状时，用于盛装所述合金型燃油催化剂的防垢装置的出口或/和入口处装有过滤网。网的孔径小于合金粉末的最小粒径。

所述合金型燃油催化剂的总表面积应与液体流量或/和液体的品质相适配，总表面积越大，所需合金量越小。

本发明中所述具有节能减排功能的功能合金实现节能减排的原理是：本发明所述合金型燃油催化剂特有的静电催化功能使柴油中的大分子团分散开，合金的存在增加了柴油中的氧化自由基，这都有利于燃油的充分燃烧。

本发明涉及节能减排技术，具体为一种可用于柴油车节能减排的功能合金及使用方法，它是利用功能合金的静电催化活性，使燃油中的大分子团分散开和增加燃油的氧化自由基，达到节能和减排的效果。合金在使用过程中只起催化作用，本身并不消耗，因此可以长期使用，使用方便、价格低廉。其最重要的特征是使柴油车的烟雾排放大幅度降低。

这是一种多相合金，它可以铸态、粉末状或其它经机械加工后的形态使用。将由节能减排功能合金作为工作介质的节能减排装置串接在发动机油路的滤清器前，通过合金对燃油的静电催化功能，使燃油中的大分子团分散开和增加燃油的氧化自由基，达到节能和减排的效果。

本发明的有益效果是：(1)节能效果更好：与不使用节能减排装置相比，使用合金型燃油催化剂为工作介质的装置后，以柴油机为例可节油2～14％；通常而言，在低转速时节油率较高，转速提高时节油率逐步降低；(2)减排效果更佳：与不使用节能减排装置相比，使用合金型燃油催化剂为工作介质的装置后，燃料机车(例如柴油发动机)的烟雾排放有大幅度降低。

本项发明适用于以柴油等为能源的各类发动机和燃料机车，尤其适用于排放烟雾严重的大型柴油机，和在恶劣路况条件下行驶的柴油汽车。

合金在使用过程中只起催化作用，本身并不消耗，因此可以长期使用，具有使用方便、价格低廉等优点。本发明所述合金型燃油催化剂的节能减排功能，可以将柴油车的烟雾排放大幅度的降低，其具有可预见的巨大的经济价值和社会价值。

具体实施方式：

所述合金型燃油催化剂的制备在真空感应炉中进行。浇铸成棒材后，按需要加工成所需形状(如切片和钻孔)或粉碎、球磨成不同颗粒度的合金材料。所述合金型燃油催化剂可以制成多孔合金片，当所述合金型燃油催化剂置入柴油后，柴油氧化变色，显示了其对氧化的促进功能。

以下通过实施例对本发明的处理效果作进一步说明。

实施例1：

一种合金型燃油催化剂，合金成分按重量百分比如表1所示：

表1

C	Si	Ni	Cu	Zn	Ti	V	Cr	Mn	Re	Al	Fe
												0.08	0.76	21.1	31.7	9.5	2.0	0.3	9.0	4.5	0.2	0.7	余量

在高压共轨柴油机上对用两种合金型燃油催化剂作为工作介质的两个节油处理器进行了测试。将两个合金节油处理器分别串联到进油管路上，节油器之后安装滤清器。选取了1650r/min，10％、25％、40％、50％、60％、75％、90％、100％八个负荷点，定转速调整扭矩值，待发动机稳定后进行测量油耗。油耗试验结果如表2所示。

表2

安装节油处理器后，油耗有所下降。在扭矩(负荷)1300牛顿·米以下，每千瓦时节油5克左右，节油率超过3％，在低扭矩时甚至达到10克或更多，节油率高达5％以上。

实施例2：

一种合金型燃油催化剂，合金成分按重量百分比如表；所示：

表3

C	Si	Ni	Cu	Zn	Ti	V	Cr	Mn	Re	Al	Fe
												0.06	0.51	27.1	27.4	9.3	1.9	0.2	5.4	7.1	0.1	0.8	余量

用水力测功机和CC6102柴油机，对合金型燃油催化剂节油器进行了节油和减排效果测试。节油器安装在滤清器前，对比数据为未安装节油器的测量数据。测试发动机转速1000r/min，测功机分别选取5，10，15，20，25，30，35，40kg扭力，测量30s时间区间的耗油量；同时用透射式烟度计直接分流式烟气采样测量排放烟雾的不透明度，以测量其排放情况。检测按照国标GB3847-2005执行。测试结果如表4所示：

表4

测试结果表明：安装合金节油器后，在扭矩较低时，节油效果十分明显，扭矩较高时节油率仍在2％以上；两次实施例选择了不同的转速，试验结果即节油率随扭矩的变化趋势一致。

特别是：对柴油发动机的减排效果非常显著，烟雾不透光度的减小均在75％以上，最高超过90％。

实施例的结果表明，以节能减排功能合金为工作介质的节能减排装置，有一定的节能效果，和非常显著的烟雾减排效果。

实施例3

一种合金型燃油催化剂，用于柴油车节能减排；其主要特征如下：

1)所述防垢合金，其具体组成和各成分的重量百分含量具体如下：

Ni：22％，Cu：30％，Zn：10％，Ti：3％，V：0.35％，Cr：12％，Mn：6％，B：0.10％，La、Ce、Pr、Nd之一或其组合：0.25％，Al：0.5％，C≤0.07％，Si：0.5％，Fe：余量。

2)所述合金型燃油催化剂的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。当所述合金型燃油催化剂的具体形态是粉末状或颗粒状或圆球状时，其粒度要求分别如下：粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm，颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。

本实施例中所述合金型燃油催化剂的使用方法具体是：

将所述合金型燃油催化剂作为工作介质，置入减排装置中，然后将减排装置串接在柴油机的油路中，位于滤清器前。

所述正在使用中的合金型燃油催化剂的具体形态是以下几种之一或其组合：粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。

实施例4

Ni：10％，Cu：40％，Zn：12％，Ti：5％，V：0.1％，Cr：2％，Mn：10％，B：0.15％，轻稀土元素(La、Ce、Pr、Nd之一或其组合)：0.05％，Al：0.1％，C≤0.10％，Si：0.8％，Fe：余量。

本实施例中所述合金型燃油催化剂的使用方法具体参考实施例3。

实施例5

Ni：35％，Cu：20％，Zn：8％，Ti：1％，V：0.6％，Cr：20％，Mn：2％，B：0.05％，轻稀土元素(La、Ce、Pr、Nd之一或其组合)：0.5％，Al：1.0％，C≤0.08％，Si：0.1％，Fe：余量。

Claims

1.一种合金型燃油催化剂，用于燃料机车的节能减排；其特征在于：所述合金型燃油催化剂包含有以下几种含量成分：Ni、Cu、Zn、Ti、V、Cr、Mn、Fe；以上所述各成分的重量百分比含量具体是：

Ni：10～35％、Cu：20～40％、Zn：8～12％、Ti：1～5％、V：0.1～0.6％、Cr：2～20％、Mn：2～10％、Fe：余量；

所述合金型燃油催化剂还含有下述几种组成成分中的至少一种：B、轻稀土元素、Al；所述的各种成分的重量百分比含量要求具体是：

B：0.05～0.15％、轻稀土元素：0.05～0.5％、Al：0.1～1.0％；

所述合金型燃油催化剂中的C元素的重量百分比含量≤0.10％，Si元素的重量百分比含量为：0.1～0.8％；

所述轻稀土元素具体为La、Ce、Pr、Nd四种之一或其组合。

2.按照权利要求1所述合金型燃油催化剂，其特征在于：所述合金型燃油催化剂的具体形态是以下几种之一或其组合：

粉末状、颗粒状、圆球状、多孔板状，喷涂在其它材质表层的层状。

3.按照权利要求2所述合金型燃油催化剂，其特征在于：当所述合金型燃油催化剂的具体形态是粉末状或颗粒状或圆球状时，其粒度要求分别如下：

粉末状的粒度要求为100nm～0.5mm，颗粒状的粒度要求为0.5mm～3mm，圆球状的粒度要求为3mm～15mm。