CN106835184A - 一种内燃机用电解液 - Google Patents

Abstract

本发明属新能源与节能环保技术领域，涉及一种内燃机用电解液。其中含有0.5%－10wt%的KOH或NaOH，100‑500PPM颜料，100‑500PPM香精。它能通过电解后产生新鲜的氢气和氧气，电解速度是水的100‑150倍，它的活度是空气混合氢、氧活度的3倍以上，它选用过虑后的纯净水，并选用最佳浓度比例不伤及内燃机，消耗电能最低，加入超低温抗冻剂可在寒冷的冬季正常工作，提高实用效率。

Description

一种内燃机用电解液

技术领域

本发明涉及一种内燃机用电解液，属于新能源与节能环保技术领域。

背景技术

世界和我国内燃机发展成4.0趋势。以美国《科技新时代》为依据，世界几十亿年演变的化石级能源只剩40－50年。我国的大庆石油面临枯竭现象。我们的论文“万亿黑色GDP的治理”中论到2012年叙利亚因为战争死亡12.5万，至今战争死亡人数大约在36.5万，也门在1万人以上，只因为中东沙漠下含石油量占全世界78%，中东战争实质是各国利益在此地的博弈。

中国每年硬性人口增加大于1000万人，现已突破14亿人口，仅在海外华裔大约1个亿，80%的化石级能源靠外购，安全线已裸露在国外。

我们在论文中反复强调燃料在内燃机中，仅靠自然界中20%的氧气和80%氮气是不能完全燃烧的。氮气是不助燃的，并且氮气有显著的阻燃现象，从汽油、煤油和柴油的燃烧方程看：全部按1︰15空燃比计算

C₈H₁₈+12.5O₂=8CO₂+9H₂O（辛烷汽油燃烧方程）

1份辛烷完全燃烧需12.5份纯氧气。一份空气中仅有0.2份氧气，按压缩比放大15倍氧气有3份氧气助燃情况下，按上述方程只有0.24份的汽油可以完全燃烧，另有0.76份即76%因缺氧不能完全燃烧。

C₁₅H₃₂+230₂=15CO₂+16H₂O（十五烷航空煤油燃烧方程）

1份航空煤油完全燃烧需23份氧气。1份空气中仅含0.2份，按1︰14的空燃比，1份煤油仅有0.122份完全燃烧，即1-0.122=87.8%没有完全燃烧。

C₁₈H₃₈+27.5 O₂=18CO₂+19H₂O（十八烷柴油燃烧方程）

1份柴油完全燃烧需27.5份氧气才能完全燃烧。按最大空燃比1︰15，1份柴油仅0.11份柴油完全燃烧，89%的柴油没有完全燃烧。所谓完全燃烧是结果只有CO₂和H₂O，自然界可以平衡，况且5千米高空含氧量大约10%，1万米高空含氧量小于6%，燃烧外因更加恶劣，飞行器对生态破坏更加明显。

世界著名企业家、科学家比尔盖茨也非常关心此事，其中谈到太阳能在夜晚不能全发挥，只能起到辅助作用，电动车的电池主要来源燃煤发电，也不是真正意义上的节能环保新能源，水能在冬季干枯也不能满足人们对电力的需求，燃煤能源仍在环境污染，比尔盖茨先生也承认奇迹仍在发生。

武汉的中国地质大学氢能源汽车（常温存储）由于体积硕大行走路程短，加氢站危险级别大，制氢成本高，所以这些问题有待解决。全世界仅内燃机一项已超过14亿台（套），这还不包括飞机、战船、鱼船、工程机械（农耕机械）等等。

而现在维持人类高速动转的内燃机主要靠化石级能源，当人口数量以现在的七十多亿发展到九十亿之时，能源枯竭的速度会更快，300年前英国社会科学家马尔萨斯提出的“人口论”中提到，无政府状态的发展必然会引起战争，因为人类的资源是有限的，这也是人类自然规律，它符合“森林法则”。

如北京连续遭到雾霾浸蚀，尾气排放严重，我国冬季面临极冷、夏季极热、夏季暴雨成灾，经济损失严重并为常态，同时子孙后代面临没有石油可用的局面。而人类的化肥、衣物70%来源石油制品。

发明人提出在现有内燃机基础上，不改变内燃机的结构，辅助一个电解装置，将电解液电解成氢气和氧气，将分离后的氢气和氧气输送至节气门前，对发动机结构无影响，但促进完全燃烧，节约了能源，大大减少了污染的排放。相关的电解装置见发明人之前的专利CN105114212A和CN103789785B。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于进一步提供给配套内燃机电解装置使用的电解液。

为此，武汉大学和湖北孟达车业（集团）有限公司科技人员经过长期研究，制造出一种比较适合内燃机通用的电解液。

本发明的电解液，为水溶液，其中含有0.5%－10wt%的KOH或NaOH，100-500PPM颜料，100-500PPM香精。

颜料可使用无机染料，香精可使用无机或有机香料。

在温度低于20℃左右时，电解液中还可以含有5-10wt%抗冻剂。制备上述电解液时，在搅拌器中把纯净水、颜料和香精搅拌均匀，灌入定量的塑料容器中，贴上标签即可为成品使用（可真正替代内燃机用燃油）。

水如果不加碱作为改性剂，用直流电电解出氢气和氧气速度相当慢，不够满足内燃机实际运用，因为水是一种弱质电解质，电解的实质是利用水在直流电的作用产生OH^-离子和H⁺离子，其中OH^-离子向阳极移动获得电子产生氧气，H⁺离子向阴极移动产生氢气，我们在纯净水中加入0.5—10%的KOH，水变成强电解质，它的电解速度是纯净水的电解速度100—150倍，完全达到实用目的。当内燃机配套多个电解槽时，产生的氢气氧气在集中供氢气和氧气时完全可替代燃油燃烧。

本发明具有如下优点：突破“油氧不能共混”禁区，利用“水火同源”的全新概念开拓出人类成本最低，冲燃比最高，最清洁的电解水作燃料为现有十几亿台（套）内燃机作燃料，先是充分满足燃烧方程，最后彻底替代化石级能源。

附图说明

图1内燃机用电解液制造流程图。

具体实施方式

如图1所示，把纯净水通过虑器过虑，把过虑水放在反应釜中，加入改性剂KOH或NaOH，加入量根据不同车型、气候添加0.5%-10%，加入香精200PPM，再添加染料100PPM，用搅拌器开始搅拌，时间5-10分钟，即可加入塑料成品容器，即为内燃机用成品电解液。

如在寒冷的低温超过零下20度，在内燃机电解液中加入超低温抗冻剂，用量在5-10wt%。

本发明将改性后的水分解成为氢气和氧气，输出到内燃机引擎中，碳氢燃料是一种典型的链式反应过程，燃烧过程中，碳氢燃料（RH）脱氢生成烃基（R^，），烃基（R^，）继续氧化生成过氧化物（R^，O₃），过氧化物（R^，O₂退化成醛类（R^，CHO），醛类脱碳生成CO和烃基（R^，），而烃基（R^，）重复上述链式反应，在燃烧过程中，碳氢燃料经过这样的链式反应步骤先氧化成CO，然后继续氧化成CO₂，高温下CO氧化成CO₂是一个复杂的链锁反应。成立的条件是必须有O、H、OH等原子或原子团组成的活化中心参反应。

氢氧混合气由氢气和氧气按2：1的比例组成，在高温下发生如下反应，当形成一个分子的水时，就得到两个新的中间活性物H、OH。

O₂+2H₂–﹥H₂O+H+OH

同样一氧化碳的氧化反应（燃烧）是“复杂的链锁反应”：一氧化碳与空气混合物的燃烧速度很小，在有含氢物质存在时，燃烧速度就会显著提高，当把除掉水分和氢的“干燥”一氧化碳和氧接触，则在700℃以下是不会起反应的。一氧化碳的氧化链锁反应成立的条件是必须有H和OH等原子（团）组成的活化中心参与反应，OH+CO–﹥CO₂+H，反应不断地产生新的H，如此可见，一旦反应启动，就会循环下即使停止送入氢氧混合气，反应还会维持。

众所周知，汽车内燃机效率一般为50%左右，其主要原因是如果燃烧充分，则需要加大空气流量，利用空气中的氧气参与燃烧，达到满足碳氢燃料完全燃烧的目的，但是加大空气流量（进气量）的后果是增加了排气量，汽车排出尾气的温度达几百度，排气量增加，同样意味着排出废热量增加，热值利用率仍然会较低。同样，如果减少空气流量，则无法让碳氢燃料完全燃烧，无法完全利用碳氢燃料的热值。这就是现代最好的汽车内燃机技术，仍然无法达到较高的燃烧效率的原因所在。要提高汽车的内燃机效率的最直接办法是富氧燃烧，然而在汽车上携带氧气瓶是不现实的，这将增加汽车的载重量，减少汽车的可利用空间，增加汽车的使用成本。实践证明体积为3.2m³的氢气放出的热量相当一升汽油的热量。

由于氢对燃烧中间产物氧化反应的链锁推进，提高了CO、烃类等的氧化反应速度，可以在保持燃烧性能的前提下，大幅度降低空气过量系数，从而减少排烟热损失，提高燃烧系统的效率。

一般1000毫升的水（即2斤水）在标准状态下产1232升氢气，其中氧气为616升，消耗电能约4.5度，具体运用时可根据车型号大小添加电解液，例如一般车型每小时消耗电解液40毫升时可产生49升氢气，24.5升氧气，12伏电压连续充电电瓶电压不变，内燃机发电机有持续充电功能，甚至可以使用太阳能充电，廉价补充电源。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充等同类似方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书定义的范围。

Claims (3)

1.一种内燃机用电解液，其特征在于，其中含有0.5%－10wt%的KOH或NaOH，100-500PPM颜料，100-500PPM香精。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，颜料为无机染料，香精为无机香料或有机香料。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，电解液中还含有5-10wt%抗冻剂。