CN110075863A - 永磁多金属固溶体催化剂及其在发动机燃料催化器上的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种永磁多金属固溶体催化剂及其在发动机燃料催化器上的应用，所述催化剂的原料由15种物质组成：锆，铌，铁，钴，铜，硼，铝，钕，镝，铽，铼，铑，钯，铂，铈。本催化剂的辐射具有极强的穿透能力，可在30mm内穿透除金属外的其他物质，如橡胶、塑料、木头及其它有机物。本催化剂可卡箍于汽车的进油管上，其对进入发动机的燃料施行催化，以促进发动机内的燃烧，提高发动机对燃料的燃烧率和燃烧效率。由于燃烧得足够充分，化学能将增加，动力将增强；发动机排放尾气中的有害气体将减少，节省燃料。本发明亦可用于直燃如燃煤、油、气锅炉和煤气炉灶等燃料催化器上。

Description

永磁多金属固溶体催化剂及其在发动机燃料催化器上的应用

技术领域

本发明涉及一种催化剂，特别是一种可以应用于内燃机(汽车发动机)，亦可用于直燃如燃煤、油、气锅炉和煤气炉灶等燃料催化器上的催化剂。

背景技术

每一种元素都具有不同的特性。科学家一直在研究元素的特性，力图寻求元素特性的特征和规律。多少年来，科学家研究原子世界，研究质子、中子和电子的运动规律及法则，探究原子构造物质的纷繁复杂性及其奇特的特性。物质的催化作用就是科学家一直在探究的元素特性之一。

历史上，将催化作用的原理主要归结为“均相催化”和“多相催化”，强调接触催化；还有的解释为“吸附作用”或“中间物作用”等。作者认为这些个定义和解释是不妥当的，因为催化物质在发生催化作用的过程中是始终不变的，即催化改变了氧化途径(燃烧是激烈的氧化)，而催化物质是不变的。作者研究认为，物质的催化作用是催化物质对被催化物质施予辐射造成的，且这种辐射具有催化物质元素的特性，其原理与上述几种观点根本不同。

对碳氢化合物(C_xH_x)的催化，是社会生产和生活十分重要的领域，如石化冶炼行业，再如汽车应用领域的尾气处理等等。在科学和生产实践中，实践者已经认识到某些金属元素如铂族金属元素等，对碳氢化合物具特殊的催化作用，并且有些金属元素很早就已被应用。然而，囿于对催化原理的片面认识，应用方法和催化剂的制造出现相当的片面性。

迄今，一直沿用的经典做法是把催化物质做成与被催化物质同质的形态，与被催化物质混合使用；或把催化物质做成多相状态，力图与被催化物质紧密接触 (本质上，这种接触在物理学上是永远也接触不到的，只是逼近而已)使用。其实这有三大弊病：

1、催化效果受限，多种时候不佳；

2、催化物质与被催化物质“同归于尽”，造成巨大的特别是稀有元素资源的浪费；

3、催化物质多为重金属，与被催化物质“同归于尽”造成自然和生活环境严重污染，且这种污染比单单的空气污染要严重得多，危害更久、更大。

发明内容

基于上述认识，本人研究了一种新型的催化剂，即永磁多金属固溶体催化剂。该催化剂的特征是具有催化特性的金属元素溶入特定的多金属固溶体载体，并具有永磁性。磁场是一种能量场。该多金属固溶体催化剂载体中既有离子键，也有共价键，自由电子在导带中自由运动，吸收磁场的光子辐射并得到激发；能量沿磁场磁力线的方向辐射出去。催化物质的能量可激发、破坏碳氢化合物的电子包络，破坏共价键，形成更多的离子键，为化学反应(氧化反应)创造条件。

本发明的技术方案为：

一种永磁多金属固溶体催化剂，所述催化剂的原料由以下质量份数的物质组成：

锆0.1～4，铌0.1～4，铁40～45，钴6～11，铜0.1～4，硼1～2，铝0.1～ 4，钕20～35，镝3～5.2，铽2～3.5，铼0.001～0.01，铑0.001～0.01，钯0.0006～ 0.006，铂0.001～0.01，铈0.001～0.01。

本发明的制作方法的步骤为：

(1)备料；(2)冶炼与铸锭；(3)破碎铸锭制粉；(4)磁场取向，压型制坯；(5)烧结坯件；(6)二级坯件回火处理；(7)机加工与制件表面处理； (8)制件充磁，完工。

本发明的优异效果为：

本发明永磁多金属固溶体催化剂的辐射具有极强的穿透能力，可在30mm内穿透除金属外的其他物质，如橡胶、塑料、木头及其它有机物。这就为制造“非接触式”催化设备奠定了基础。

汽车发动机燃料催化器属无源产品，其卡箍于汽车的进油管上，其对进入发动机的燃料施行催化，以促进发动机内的燃烧，提高发动机对燃料的燃烧率和燃烧效率。事实证明，对汽车发动机或内燃机车而言，由于燃烧得足够充分，化学能将增加，动力将增强；发动机排放尾气中的如一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等有害气体(粒子)将减少；相对而言会较多地节省燃料。

附图说明

图1是报告7现代LF索纳塔车(第九代2015款)原车基本状态和加装发动机燃料催化器两种状态的测试结论图。

具体实施方式

本发明涉及一种永磁多金属固溶体催化剂，其原料由以下质量份数的物质组成：

锆0.1～4，铌0.1～4，铁40～45，钴6～11，铜0.1～4，硼1～2，铝0.1～ 4，钕20～35，镝3～5.2，铽2～3.5，铼0.001～0.01，铑0.001～0.01，钯0.0006～ 0.006，铂0.001～0.01，铈0.001～0.01。

一种永磁多金属固溶体催化剂的制造方法：

1、备料

备齐上述质量份数的原料。

2、冶炼与铸锭

在真空密闭状态和惰性气体中进行：将原料投入熔炼炉，抽真空，当炉内真空度达10^-2～10^-3Pa时，向炉内充入高纯度(99.99％)氩气，使炉内氩气压达到 0.03～0.04MPa时开始熔炼；熔炼温度2480℃，熔炼时间170-200分钟；快淬冷却至50℃。

3、破碎铸锭制粉

铸锭的制粉过程在高纯度(99.99％)氮气或氩气保护下或真空条件下进行。制粉粒度3～4μm。

4、磁场取向，压型制坯

在磁场环境中压制坯件，以保证坯件中的粉末颗粒的易磁化方向沿同一个方向取向；磁通量密度为1特斯拉。

5、烧结坯件

坯件在真空密闭状态和惰性气体中进行；当炉内真空度达10^-2～10^-3Pa时，向炉内充高纯度(99.99％)氩气，使炉内氩气压达到0.04MPa，开始烧结；烧结温度(1070～1090)℃，烧结时间180分钟；快淬冷却至(850～900)℃。

6、坯件回火处理

为获得更加优化的材料显微组织，施行两级回火处理；回火炉内真空度10^-2～ 10^-3Pa，当炉内真空度达10^-3Pa时，炉内充高纯度(99.99％)氩气，使炉内氩气压达到0.04MPa，一级回火温度(850～900)℃，回火时间120分钟，快淬冷却至(655±2)℃；二级回火温度(655±2)℃，回火时间60分钟，快淬冷却至 50℃。

7、机加工与制件表面处理

永磁多金属固溶体催化材料可根据不同的需求，加工制成不同规格、形状的永磁多金属固溶体催化剂；对其表面处理为镀覆处理，制件表面采取镀镍-镀铜 --镀镍三层镀覆处理，总镀层厚度0.05～0.06mm。

8、制件充磁，完工

制件充磁后制件表面磁通量密度≥4000GS；永磁多金属固溶体催化剂被制成。

在制造具体的不同的催化剂时，必须遵循磁体和磁场的有关技术原理，参考应用目标的技术参数。

所述的永磁多金属固溶体催化剂的应用：

我们将这种催化剂首先做成汽车发动机燃料催化器，卡箍于汽车的进油管上，其对进入发动机的燃料施行催化，以促进发动机内的燃烧，提高发动机对燃料的燃烧率和燃烧效率。适用于汽车发动机。必须指出的是，这种催化剂不仅仅可用于内燃机，亦可用于直燃如燃煤、油、气锅炉和煤气炉灶等。

1、制造汽车发动机燃料催化器

根据汽车发动机的使用特点，我们首先制作了一种适合汽车发动机使用的永磁多金属固溶体催化剂。

制造、应用发动机燃料催化器：

(1)组装发动机燃料催化器时，将多枚永磁多金属固溶体催化剂并排、同磁极装舱，S极向舱底方向，以保证加装应用发动机燃料催化器时辐射聚能区在输油管路区。这是一种独特的使用方式。

(2)装舱后的永磁多金属固溶体催化剂与催化剂的护板底部须紧密接触，以保证磁力线在金属护板内沿护板(金属导体)运动，起到防磁泄露的“圈磁”效果。

(3)应用发动机燃料催化器的初步检测结果

发动机燃料催化器首先应用于汽车，长时间、多地点、多批次对应用发动机燃料催化器的汽车的尾气污染物减少状况、节省油(燃料)状况以及发动机动力变化状况实施测试。

本发明的实施测试见报告所示：

报告1(1/2、2/2)、报告2(1/2、2/2)、报告3、报告4(1/2、2/2)、报告5(1/2、2/2)、报告6(1/2、2/2)和报告7的测试数据基本代表了减排、节能和增加动力的平均状况。

报告1(1/2、2/2)机械工业汽车零部件产品质量监督检测中心(广州) 检测报告。检测车为江铃全顺柴油汽车，检测排放污染物对比，不透光度 (N，％)降低59.95％，光吸收系数(k，m^-1)降低64.42％。百公里平均油耗降低14.8％。

报告2(1/1、2/2)山西省阳泉市通达汽车检测站“机动车排气污染物检验报告”。检测车为江铃全顺柴油汽车，检测排气烟度m^-1降低41.82％。

报告3北京量能科技发展有限公司催化器行车油耗测试报告。测试车为一汽大众迈腾汽油汽车，百公里平均油耗降低16.16％。

报告4(1/2、2/2)河北省邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司“点燃式发动机汽车排气污染物简易瞬态工况法检测报告”。检测汽车为上海大众小型汽油汽车，排气污染物一氧化碳(CO)降低64.67％。

报告5(1/2、2/2)河北省邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司“点燃式发动机汽车排气污染物简易瞬态工况法检测报告”。检测汽车为东风标致小型汽油汽车，排气污染物一氧化碳(CO)降低96.74％。

报告6(1/2、2/2)贵州省遵义市黔北汽车检测有限公司“点燃式发动机汽车稳态工况法排气污染物检测报告”。检测汽车为东风牌小型汽油车，排气污染物低、高车速检测结果一氧化碳降低(20～33.33)％；碳氢化合物降低(66.67～ 55.56)％；氮氧化物降低(81.25～55.56)％。

报告7韩国KERES会社MAXIMUM OVER TORQUE赛车队、韩国叁源动力科技株式会社“汽车动力变化测试报告”。测试汽车为现代LF索纳塔小型汽油汽车，总马力实际提升5.5％；总扭矩提升4.88％。

以上仅列举个例汽油车、柴油车使用发动机燃料催化器的测试情况，实际上很多车的使用实况均证明，汽车应用发动机燃料催化器可大幅降低油耗、大幅减少有害气体排放和大幅度提升汽车动力。汽车的动力源于发动机对燃料的燃烧，燃烧率和燃烧效率的提高一定会提升汽车动力，一定会相对降低燃料的消耗，也一定会减少有害气体的排放；而燃烧率和燃烧效率的提高主要源于催化器对汽车发动机燃料的催化作用。

报告1(1/2)

机械工业汽车零部件产品质量监督检测中心(广州)

Automobile Parts Center(Guangzhou)

检测报告

TEST REPORT

报告编号(Ref.No.)：Z1203001200 page 2 of 4

报告1(2/2)

机械工业汽车零部件产品质量监督检测中心(广州)检测报告报告编号：Z1203001200

附表1：百公里油耗对比试验结果

附表2：排放污染度对比试验对比

序号	检测项目	原机	使用后
				1	不透光度N，％	36.7	14.7
2	光吸收系数k，m<sup>-1</sup>	1.04	0.37

附表3：样车参数表

注：“使用前”即未安装催化器；“使用后”即安装催化器。

报告2(1/2)

山西省阳泉市通达汽车监测站机动车排气污染物检验报告

计量认证证书编号：2013040144A 环保委托证书编号：晋环检097号

检验流水号：CH030120140320004137-01

计量认证有效期至：2016-04--02 环保委托证书有效期至2014-03--21

报告识别码：2TiSNdVEQ2joCTA3gff

报告2(2/2)

山西省阳泉市通达汽车监测站机动车排气污染物检验报告

计量认证证书编号：2013040144A 环保委托证书编号：晋环检097号

检验流水号：CH030120140321004192--01

计量认证有效期至：2016-04--02 环保委托证书有效期至2014-03--21

报告识别码：Nr3GYKU5vfRe0Zcr2sXC

报告3

北京量能科技有限公司催化器行车测试报告

驾驶员：石建中 乘员：韩硕

报告4(1/2)

河北省邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

点燃式发动机汽车排气污染物简易瞬间态工况法检测报告

检测单位：邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

报告编号：1304183002002381 检测日期：2018年9月1日

检测人员：暴献鹏、刘璐、米艳军 审核人：郭芳园 授权签字人：王延辉

报告4(2/2)

河北省邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

点燃式发动机汽车排气污染物简易瞬间态工况法检测报告

检测单位：邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

报告编号：1304183002003130 检测日期：2018年10月27日

检测人员：暴献鹏、刘璐、米艳军 审核人：郭芳园 授权签字人：王延辉

报告5(1/2)

河北省邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

点燃式发动机汽车排气污染物简易瞬间态工况法检测报告

检测单位：邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

报告编号：1304183002002382 检测日期：2018年9月1日

检测人员：暴献鹏、刘璐、米艳军 审核人：郭芳园 授权签字人：王延辉

报告5(2/2)

河北省邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

点燃式发动机汽车排气污染物简易瞬间态工况法检测报告

检测单位：邯郸市丛台区盛平机动车尾气检测有限公司

报告编号：1304183002002384 检测日期：2018年9月1日

检测人员：暴献鹏、刘璐、米艳军 审核人：郭芳园 授权签字人：王延辉

报告6(1/2)

遵义市黔北汽车检测有限公司

点燃式发动机汽车稳态工况法排气污染物检测报告

检测线号：5203020502

检测报告编号：5203020520190115161150089 日期：2019年1月15日

注：未安装催化器

报告6(2/2)

遵义市黔北汽车检测有限公司

点燃式发动机汽车稳态工况法排气污染物检测报告

检测线号：5203020502

检测报告编号：520302052019011613550052 检测日期：2019年1月16日

注：安装催化器

报告7

汽车动力变化测试报告

测试单位：韩国KERES会社MAXIMUM OVER TORQUE赛车队。

参试单位：韩国叁源高科株式会社。

测试项目：功率、扭矩。

测试时间：2015年11月26日15点。

测试地点：韩国仁川市南洞区古栈洞488番地。

测试时天气：小雪，气温零下2度。

测试车辆：现代LF索纳塔(第九代2015款)，2014年12月2日登录；

车辆(上牌)VIN：KMHE341DBFA076629；发动机型号：L4NA；

动力驱动方式：前轮驱动。

燃油种类：LPG。

燃油注入方式：LPI INJET TYPE(进气歧管液态喷射注入混合方式)。

测试装备：美国Dynojet两驱马力机。

测试顺序：

1、原车基本状态测试。2、加装发动机燃料催化器状态测试。

测试结论见图1所示。

图中：实测原车最高马力、扭矩：133.52PS；18.02kg/M(图中蓝色线)。

安装发动机燃料催化器后最高马力、扭矩：140.86PS；18.90kg/M(图中红色线)。

总马力实际提升：5.5％；

总扭矩提升：4.88％。

韩国叁源高科株式会社

2015年11月27日

Claims (4)

1.一种永磁多金属固溶体催化剂，其特征在于：所述催化剂的原料由15种物质组成。

2.如权利要求1所述的永磁多金属固溶体催化剂，其特征在于：所述催化剂的原料由以下质量份数的物质组成：

锆0.1～4，铌0.1～4，铁40～45，钴6～11，铜0.1～4，硼1～2，铝0.1～4，钕20～35，镝3～5.2，铽2～3.5，铼0.001～0.01，铑0.001～0.01，钯0.0006～0.006，铂0.001～0.01，铈0.001～0.01。

3.一种永磁多金属固溶体催化剂的制造方法，其步骤为：

(1)备料

备齐上述质量份数的原料；

(2)冶炼与铸锭

在真空密闭状态和惰性气体中进行：将原料投入熔炼炉，抽真空，当炉内真空度达10^-2～10^-3Pa时，向炉内充入高纯度(99.99％)氩气，使炉内氩气压达到0.03-0.04MPa时；开始熔炼，熔炼温度2480℃，熔炼时间170-200分钟；快淬冷却至50℃；

(3)破碎铸锭制粉

铸锭的制粉过程在高纯度(99.99％)氮气或氩气保护下或真空条件下进行，制粉粒度3～4μm；

(4)磁场取向，压型制坯

在磁场环境中压制坯件，以保证坯件中的粉末颗粒的易磁化方向沿同一个方向取向；磁通量密度为1特斯拉。

(5)烧结坯件

坯件在真空密闭状态和惰性气体中进行烧结：当炉内真空度达10^-2～10^-3Pa时，向炉内充高纯度(99.99％)氩气，使炉内氩气压达到0.04MPa，开始烧结；烧结温度1070～1090℃，烧结时间180分钟；快淬冷却至850～900℃；

(6)坯件回火处理

施行两级回火处理：一级回火温度850～900℃，回火时间120分钟，快淬至655±2℃；二级回火温度655±2℃，回火时间60分钟，快淬冷却至50℃；

(7)机加工与制件表面处理

对制件的表面进行镀覆处理，制件表面采取镀镍-镀铜--镀镍三层镀覆处理，总镀层厚度0.05～0.06mm；

(8)制件充磁，完工

制件充磁，充磁后制件表面磁通量密度≥4000GS；

永磁多金属固溶体催化剂被制成。

4.一种永磁多金属固溶体催化剂在发动机燃料催化器上的应用，其特征在于：

(1)将永磁多金属固溶体催化剂组装进发动机燃料催化器，发动机燃料催化器卡箍于汽车的进油管上，使其对进入发动机的燃料施行催化；此时，要求多枚永磁多金属固溶体催化剂并排、同磁极装舱，S极向舱底方向，以保证加装应用发动机燃料催化器时辐射聚能区在输油管路区；

(2)装舱后的永磁多金属固溶体催化剂与催化剂的护板底部须紧密接触，以保证磁力线在金属护板内沿护板运动，起到防磁泄露的“圈磁”效果。