CN102947576A - 用于内燃机的氢气补充系统 - Google Patents

Abstract

提供一种按需生产的便携式氢气产生系统，用于生产氢气并将氢气作为燃料补充剂注入内燃机，尤其是车辆的内燃机的进气口。氢气与氧气通过燃料电池在低温低压下由供应箱中的水生产。氢气与氧气被传递回供应箱以用于分配和水保存。上述气体由箱中的隔板和箱中的水位保持分离。在汽油发动机的情况下，氢气被送到发动机的进气口，而氧气被排放到大气中。该装置可选地由车辆交流发电机、独立电池、内燃机的废热或太阳能提供动力。该系统采用了允许对该装置提供动力的真空开关或其他发动机传感器，由此仅在发动机处于运转时产生氢气。因此，随着氢气产生，它立即被发动机消耗。没有氢气储存在车辆上、车辆内或车辆周围。

Description

用于内燃机的氢气补充系统

技术领域

本发明涉及氢气生成装置，更具体地，本发明涉及可用于内燃机以提高燃烧效率并且减少二氧化碳排放的氢气补充系统。

背景技术

市场上存在多种产生HHO气体的装置，该HHO气体也称为布郎气体，用作汽油和柴油发动机的补充剂。HHO由两个氢与一个氧组成。这些设备通常包含将水分解成氢与氧的电解槽。实例为专利#4023405。这些电解槽通常使用电解质，最显著地是氢氧化(KOH)或者碳酸氢钠。设置电压穿过该装置以生产HHO气体。

大多数这些设备的主要问题是产生氢气所需要的能量对车辆的电气系统造成很大的负荷。类似于在任何车辆内运行空调装置，附加的电气负载导致每加仑的英里数减少。尽管氢气通常提高车辆的效率和每加仑的英里数，但在车辆上用于产生氢气的附加的电气负载往往高至足以最小化或在许多情况下否定车辆的大部分或全部的里程收益。

此外，大多数HHO系统以混合气流产生氢气和氧气。氢气与氧气一般不彼此分离。在现代的汽油动力车辆的情况下，这种额外的氧气被氧气传感器检测，该氧气传感器将此额外的氧气水平传达给车载计算机，即车辆的电子控制单元ECU。当电子控制单元检测到此额外的氧气时，这是发动机正缩缸(lean)运行且ECU对发动机加入更多汽油的信号。这也否定了大部分的燃料效率收益。

再者，HHO系统通常都使用碳酸氢钠或者氢氧化钾(KOH)。氢氧化钾通常由于其稳定性且其对用在电解槽中的不锈钢板或其它板产生更低的劣化而比碳酸氢钠优选。但是，氢氧化钾由于其具有腐蚀性而必须小心处理，而且如果处理不当，其结晶体将会造成危险。为了电解槽的最佳操作，电解质正常需要以一定比例注入到单元中。使用它的时候需要格外小心。它不是通常你可以放心地交到没有经验的消费者手中的产品类型。

复杂的安装是代表性的HHO系统的另一个问题。通常需要在发动机舱或者车辆外部找到空间。由于所有的车辆不同，在多种车辆的发动机罩下找到一个合适的空间用于安装该装置几乎是不可能的。而且该系统通常连接到车辆的电气系统，如果安装不当，这会导致保险丝烧断和很多其他问题。氢气仅在汽车运行时需要，而不是在打开点火时。在安装过程中，必须小心观察以确保仅在发动机运行时对该装置提供电能。否则氢气会在进气口中累积。这进一步使这些系统的安装复杂化。

发明内容

本发明涉及一种用于产生氢气并将所述氢气注入内燃机，尤其是车辆的内燃机的进气口的按需生产的便携式紧凑型氢气补充系统。氢气与氧气通过燃料电池由供应箱中的水在低温低压下生产。氢气与氧气被传递回供应箱以用于分配和水保存。上述气体由箱中的隔板和箱中的水位保持分离。在汽油发动机的情况下，氢气被送到发动机的进气口，而氧气可选择地排放到大气中。该装置可以由车辆交流发电机、独立电池、废热或太阳能提供动力。该系统采用了对该系统提供的动力进行控制的真空开关或其他发动机传感器，由此仅在发动机运行时产生用于发动机的氢气。因此，随着氢气产生，它立即被发动机消耗。没有氢气储存在车辆上、车辆内或车辆周围。

附图说明

从以下结合附图看到的示例实施方式和权利要求的详细描述中，本发明的前述内容及更好理解将变得明显，实施方式、权利要求和附图均构成本发明公开内容的一部分。虽然前述和以下的书面描述的公开内容集中于本发明公开的示例实施方式，但应清楚理解的是，本发明公开的示例实施方式是为了说明且仅为示例，本发明不限于此，其中附图的简要说明如下：

图1为根据本发明示出水箱和壳体设计的便携式氢气补充系统的详图。

图2示意性示出了根据本发明安装在典型车辆内的便携式氢气补充系统。

具体实施方式

如下面将更详细描述的，本发明提供了用于提高内燃机的燃料效率并降低碳排放的设备、方法与系统，特别是例如氢气补充系统。本发明提供了如下说明的多种实施方式。然而，应当注意的是，本发明并不限于本文所描述的实施方式，而是延伸至本领域技术人员已知或将知的其它实施方式。

如图1所示，本发明提供了一种便携式氢气补充系统1，氢气补充系统1包括可由安装托架3与紧固单元4固定在车辆的主干或其他平整表面上的壳体单元2。燃料电池5和设置在燃料电池5的上面的水箱6在壳体单元2的内部，以此方式布置以使水7通过重力供应给燃料电池。水箱6由支撑装置8支撑在壳体单元2内且在燃料电池上。壳体单元设计为易于从安装托架3可拆卸。

水箱6包括设置于其底部与管或其它供应单元10连接的供水配件9，上述管或其它供应单元10又连接到燃料电池5上的进水配件11。水通过供应单元10供应至燃料电池5。燃料电池5还包括氢气出口配件12和氧气出口配件13，氢气出口配件12和氧气出口配件13通过管或另外的供应单元14和15与水箱6的下面的进气配件16连接。水箱包括至少一个隔板17，该隔板17将水箱6分隔成至少两个部分，即氢气部分18与氧气部分19。隔板17沿着水箱6的内壁形成并自水箱6的底表面20延伸至约1/4″。水箱6包括允许该箱充满水的填充嘴21。随着水放入水箱6中，该箱在隔板17的两侧均匀填充。

公知的用于产生电的燃料电池5被反之操作来产生氢气与氧气。水自水箱填充燃料电池且在设置电压穿过该单元时，产生氢气与氧气。

在燃料电池5的操作过程中，少量的水、氢气泡22和氧气泡23分别从燃料电池5的氢气出口12和氧气出口13冒出并流入箱6的氢气侧18和氧气侧19。上述气泡经过水上升到由箱内的水位和箱隔板17形成的上部空气腔体24。氢气与氧气在上部腔体24内由隔板17和箱内的水位保持彼此分离。随着氢气与氧气填充它们各自的上部腔体24，氢气通过上述箱上侧的配件25流出上部腔体，氧气通过上述箱上侧的配件26流出上部腔体。氢气通过与壳体单元2的氢气配件28连接的管27流动，氧气通过与壳体单元2的配件30连接的管29流动。

如图2所示，由汽油或柴油发动机32提供动力的车辆31装配有便携式氢气补充系统1。由连接至电线34的车辆电池33对便携式氢气补充系统1供电。氢气补充系统的电路包括真空开关35或者其它发动机传感器以及操作控制开关(operator controlled switch)36，操作控制开关36在发动机运行时完成便携式氢气补充系统1的电路。一旦对便携式氢气补充系统1供电，氢气通过与壳体单元2的氢气配件28连接的氢气出口管37流到车辆发动机32的进气口38。氧气通过氧气出口管39流动，并在具有氧气传感器的汽油发动机的情况下，排放到大气中。上述两种气体能够可选地结合用于不具有氧气传感器的柴油发动机车辆或其它内燃机。

虽然已经描述了本发明的优选实施方式，但应该理解，在不脱离本发明的精神与范围可以对其进行多种修改。所有此类修改落入所附权利要求的范围。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种便携式氢气补充系统，用于对内燃机供应氢气，包括：

壳体单元；

燃料电池，安装在所述壳体单元内，将水转换成氢气和氧气；

水箱，安装在所述壳体单元内，设置用于对所述燃料电池供应水；

电源，用于对所述燃料电池供应电能；

发动机传感器，用于检测所述内燃机的运转；和

操作控制开关，

其中所述水箱包括至少一个箱隔板，所述箱隔板将所述水箱分隔成至少两个部分，在所述水箱内放入水时，所述两个部分都充满水；

其中所述水箱在其顶部包括分别用于收集氢气和氧气的至少第一气体收集腔体和第二气体收集腔体，所述气体收集腔体由所述水箱的顶表面、所述箱隔板和所述水箱内的水位形成；

其中每个气体收集腔体在其顶部包括用于分配氢气和氧气之一至所述水箱外的配件；

其中在所述发动机传感器检测到所述内燃机处于运转且所述操作控制开关被激活时，所述电源对所述燃料电池供应电能；和

其中所述燃料电池在被供应电能时由供应至所述燃料电池的水产生氢气和氧气，所述氢气和氧气经过所述水箱被送至水箱顶部的各自的所述气体收集腔体中以用于上述气体的适当分配，使得所述氢气供应至所述内燃机以在其内燃烧。

2.根据权利要求1所述的便携式氢气补充系统，进一步包括：

安装托架，将所述便携式氢气补充系统安装于包括所述内燃机的车辆的表面。

3.根据权利要求1所述的便携式氢气补充系统，其中，所述水箱设置在所述燃料电池的上面。

4.根据权利要求1所述的便携式氢气补充系统，进一步包括：

具有开关的控制电路，在所述发动机传感器检测到所述内燃机处于运转时对所述燃料电池供应电能。

5.根据权利要求1所述的便携式氢气补充系统，其中，所述燃料电池包括：

多个层，且

其中以生产氢气和氧气的方式对所述燃料电池的相对层施加所述电能。

6.一种对内燃机供应氢气的方法，包括：

由安装在壳体单元内的燃料电池将水转换成氢气和氧气；

由安装在所述壳体单元内的水箱对所述燃料电池供应水；

由发动机传感器检测所述内燃机的运转；

在检测到所述内燃机处于运转且操作控制开关被激活时，由电源对所述燃料电池供应电能；

所述燃料电池在供应所述电能时由供应至所述燃料电池的水生产氢气和氧气，

所述氢气和氧气经过所述水箱被送至水箱顶部的各自的所述气体收集腔体中以用于上述气体的适当分配；和

将所述氢气供应至所述内燃机以在其内燃烧，

其中所述水箱包括至少一个箱隔板，所述箱隔板将所述水箱分隔成至少两个部分，在所述水箱内放入水时，所述两个部分都充满水；和

其中每个气体收集腔体在其顶部包括用于分配氢气和氧气之一至所述水箱外的配件。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，安装托架将所述便携式氢气补充系统安装于包括所述内燃机的车辆的表面。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述水箱设置在所述燃料电池的上面。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，具有开关的控制电路在所述发动机传感器检测到所述内燃机处于运转时对所述燃料电池供应电能。

10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述燃料电池包括：

多个层，且

其中以生产氢气和氧气的方式对所述燃料电池的相对层施加所述电能。

Claims (1)

1.一种便携式氢气补充系统，用于对内燃机供应氢气，包括：

壳体单元；

燃料电池，安装在所述壳体单元内，将水转换成氢气和氧气；

水箱，安装在所述壳体单元内，设置用于通过重力对所述燃料电池供应水；

电源，用于对所述燃料电池供电；

发动机传感器，用于检测所述内燃机的运转；和

操作控制开关，其中，

所述水箱具有至少一个箱隔板，所述箱隔板将所述箱分隔成至少两个部分，在所述箱内放入水时，所述两个部分都充满水；

所述水箱在其顶部至少具有用于收集氢气和氧气的两个气体收集腔体，所述气体收集腔体由所述水箱的顶部、所述箱隔板和所述箱内的水位形成；

所述气体收集腔体在其顶部具有用于分配氢气和氧气至所述水箱外的配件；

在所述发动机传感器检测到所述内燃机处于运转且所述操作控制开关被激活时，所述电源对所述燃料电池供电；和

所述燃料电池在被供电时产生氢气和氧气，所述氢气和氧气经过所述水箱被送至水箱顶部的所述气体收集腔体中以用于上述气体的适当分配。