TW201300629A - 內燃機之燃料再生系統 - Google Patents

Abstract

一種內燃機之燃料再生系統，包含一氣體通道、一分子粒徑篩選單元、一電解單元與一反應裝置。氣體通道係連通於一內燃機。分子粒徑篩選單元係連通於氣體通道，並具有一二氧化碳分子篩，藉以將一二氧化碳氣體與一水蒸氣分離出。電解單元係連通於分子粒徑篩選單元，以將水蒸氣冷卻生成之一液態水電解成一氫氣與一氧氣。反應裝置包含一第一反應單元，其連通於電解單元與分子粒徑篩選單元，以將氫氣與二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應而合成出再生燃料之一甲醇。其中，氣體通道係經過反應裝置以提供熱能。

Description

內燃機之燃料再生系統

本發明係關於一種內燃機之燃料再生系統，特別是指一種應用於陸路交通工具的內燃機之燃料再生系統。

自1859年挖掘石油以及自1876年德國人奧圖(Nikolaus Otto)改善內燃機後，石油與內燃機迅速成為人類交通與發電的標準配備，且因為石油能量密度高且運輸方便，成為交通、工業化學原料與發電之主要能源，進而帶動全球經濟的快速成長。

自工業革命以來，由於人類大量使用石化燃料而造成二氧化碳之排放量急劇增加，造成全球性的溫室氣體效應，使地球暖化溫度上升而氣候異常，威脅人類健康與生存。特別是內燃機在使用石化燃料燃燒轉換能量時，會造成廢氣廢熱的排放，而廢氣中含有一氧化碳(CO)、燃燒不完全的碳氫化合物(HC)、可致癌之氮氧化物(NOx)與硫氧化物(SOx)，以及碳煙微粒(PM)等有害氣體。且由於有害氣體是以熱氣的方式排入大氣中，會產生嚴重的熱島效應，進而加劇城市的高溫化。

根據美國環境保護機構(Environmental Protection Agency,EPA)分析，石化燃料與二氧化碳排放中，石化發電的排放約佔35%，以石化燃料做為交通的排放約佔27%，工業排放約佔20%，民生與家庭排放約佔11%，農業污染排放約佔7%。其中發電、交通與工業排放共佔80%以上的排放量，而用於交通的石化燃料排放中，小型汽機車約佔58%，公車與貨車約佔17%，鐵路交通約佔2%，船舶約佔5%，空中交通約佔10%等。其中，陸路交通共佔了80%以上的排放。因此，石化燃料與內燃機所造成的污染極需解決。

而以石化燃料做為能源之內燃機技術，有著嚴重的效率盲點。以汽油為例，汽油經由內燃機之進氣、壓縮、動力以及排氣之行程作業後，會將化學能轉變成機械能來供負載與交通運行，其中汽車怠速時的運轉約消耗17.2%的化學能，而轉換成CO、CO2、NOx、SOx以及PM等廢氣與廢熱約消耗達62.4%的化學能，且內燃機消耗18.2%的化學能轉換為機械能，以供應周邊、雨刷、音響、空調以及發電機，內燃機至變速箱的傳動消耗約5.6%的化學能。然而，實際應用到交通傳動之化學能僅為12.6%，且12.6%的化學能更消耗在風阻、煞車以及滾動阻力等，因此可得知100%的石化燃料中，僅轉換約12.6%的化學能於傳動上，而高達62.4%的化學能轉換成廢氣與廢熱排放，造成石化能源消耗與汙染環境。

隨著中國與印度的經濟成長，石化燃料與內燃機為主之汽機車持有與使用率快速成長，加重能源消耗與污染排放，因此全球的科學家均致力於石化燃料與內燃機的改良，以尋求更佳的交通發動與能源替代方案，如無碳排放的氫燃料汽車或加電的電動車等，但氫氨燃料之製造生產運輸儲存均需大量的能源，而所謂無污染的電動車，實際上需使用大量的電力，而其電力均需來自使用石化燃料的發電廠，因此電動車的汙染全部轉嫁到石化燃料的發電廠，也因而使溫室氣體的排放總量完全沒有減少。

根據美國能源局(DOE)的統計，工業與交通工具的廢熱排放之熱能為7x10¹⁵BTU，若回收其中20%的廢熱能即高達1.4x10¹⁵BTU(為美國風力發電之6年產能)，因此利用個人的交通工具(內燃機車輛)即可參與降低二氧化碳等溫室氣體的排放。

有鑑於此，本案發明人認為實有必要開發出一種內燃機之燃料再生系統，使內燃機運作後所排放出的廢氣與廢熱可轉化為有用的能源，藉以減少使用內燃機的所帶來的汙染以及石化能源的消耗。

綜觀以上所述，在習知技術中，以石化燃料做為能源之內燃機技術，應用在汽機車等交通工具上時，實際用於傳動的能量過低，而大部份的能量是轉變為廢熱與廢氣，因此會造成石化能源的消耗以及環境的污染。

為了解決上述問題，本案發明人日前已研發出一種內燃機之燃料再生系統，其係利用分子粒徑篩選單元分離出高溫廢氣中的二氧化碳氣體以及水蒸氣，然後再將水蒸氣冷卻生成的液體水電解成氫氣與氧氣，最後再利用反應裝置來將二氧化碳氣體與氫氣進行反應合成出再生燃料之甲醇；其中，反應裝置係利用高溫廢氣來預熱，藉以使內燃機所產生的廢氣與廢熱能再生為有用的能源，進而降低廢氣的排放量，減少對環境的污染。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段是提供一種內燃機之燃料再生系統，是用以將一內燃機運作時所產生之一高溫廢氣轉換成再生燃料，其燃料再生系統包含一氣體通道、一分子粒徑篩選單元、一電解單元以及一反應裝置。

氣體通道是連通於一內燃機，分子粒徑篩選單元係連通於氣體通道，藉以使內燃機運作後所產生之高溫廢氣透過氣體通道傳送到分子粒徑篩選單元。分子粒徑篩選單元具有一二氧化碳分子篩，其係用來將二氧化碳氣體自高溫廢氣中分離出。電解單元是連通於分子粒徑篩選單元，藉以將水蒸氣冷卻後所生成之一液態水電解成氫氣與氧氣。較佳者，電解單元與分子粒徑篩選單元之間更設有一水箱，係連通於電解單元與分子粒徑篩選單元，藉以在分子粒徑篩選單元所分離出之水蒸氣冷卻為一液態水後，將液態水儲存。

反應裝置包含一第一反應單元，第一反應單元是連通於電解單元與分子粒徑篩選單元，並將電解單元電解出之氫氣與分子粒徑篩選單元分離出之二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應而合成出再生燃料中之一甲醇。其中，氣體通道是經過反應裝置，使高溫廢氣與反應裝置進行熱交換，藉以使反應裝置獲得進行合成反應所需之熱能。

在本發明較佳實施例中，燃料再生系統更包含一轉換單元，其係設置於氣體通道與內燃機之間，並連通氣體通道與內燃機，係用以將高溫廢氣之一氧化碳氣體、氮氧化物以及燃燒不完全之碳氫化合物氣體進行氧化還原反應，藉以提高二氧化碳氣體、一氮氣以及水蒸氣在高溫廢氣中之比例。

較佳者，轉換單元為一三元觸媒轉換器(Three-Way Catalytic converter TWC)。分子粒徑篩選單元更具有一用以分離出氮氣之氮氣分子篩。此外，反應裝置更包含一第二反應單元，其係連通於電解單元與分子粒徑篩選單元，並將氮氣以及氫氣進行一氨氣合成反應而合成出再生燃料所包含之一氨氣燃料。

在本發明另一較佳實施例中，燃料再生系統更包含一氣體分離單元，其係連通於內燃機與反應裝置，用以將空氣中的一常溫氮氣與一常溫氧氣分離，並將常溫氧氣傳送至內燃機。較佳者，反應裝置更包含一第二反應單元，其係連通於氣體分離單元以及電解單元，並將常溫氮氣以及氫氣進行一氨氣合成反應而合成出再生燃料所包含之一氨氣燃料。

在本發明較佳實施例中，反應裝置更包含一第三反應單元，其係連通於分子粒徑篩選單元，並將二氧化碳氣體以及水蒸氣進行一甲烷合成反應而合成出再生燃料所包含之一甲烷燃料。

在本發明較佳實施例中，反應裝置更包含一第四反應單元，其係連通於電解單元與分子粒徑篩選單元，並將氫氣與二氧化碳氣體進行一二甲醚合成反應而合成出再生燃料所包含之一二甲醚。

在本發明較佳實施例中，燃料再生系統更包含一發電單元，其係電性連結於電解單元，藉以提供電解單元電解時所需之電力。較佳者，內燃機係傳動連結於發電單元，藉以使發電單元將內燃機的動力轉換成電力。

從以上述可知，由於在本發明所提供之一種內燃機之燃料再生系統中，是利用分子粒徑篩選單元將高溫廢氣中的二氧化碳氣體與水蒸氣等氣體分離出來，而水蒸氣冷卻為液態水後，可經由電解單元電解為氫氣與氧氣；因此，反應裝置即可利用高溫廢氣的熱量將二氧化碳氣體與氫氣進行合成反應而合成出再生燃料之甲醇。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

本發明所提供之內燃機之燃料再生系統，可廣泛運用於各種使用汽油或柴油作為內燃機燃料的車輛，而將燃料自內燃機燃燒後的廢氣與廢熱作進一步的處理。由於燃料再生系統的組合方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉其中數個較佳實施例來加以具體說明。

請參閱第一圖至第三圖，第一圖係顯示本發明較佳實施例之燃料再生系統示意圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例之反應裝置示意圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例之分子粒徑篩選單元示意圖。如圖所示，一種內燃機之燃料再生系統100，係將一內燃機200運作時所產生之一高溫廢氣轉換成再生燃料，該燃料再生系統100包含一氣體通道1、一分子粒徑篩選單元2、一電解單元3、一反應裝置4、一轉換單元5、一水箱6以及一儲存槽9。

該內燃機200係將石化燃料與空氣混合後進行燃燒，並產生該高溫廢氣，該高溫廢氣主要包含一氮氧化物、一一氧化碳氣體、一二氧化碳氣體、一水蒸氣以及一未燃燒完全之碳氫化合物。在本實施例中，該內燃機200可以為柴油引擎或汽油引擎，而石化燃料可以為柴油或汽油；其中，柴油引擎所產生的該高溫廢氣之溫度可達約800℃之高溫，而汽油引擎所產生的該高溫廢氣之溫度可達約1000℃之高溫。此外，由於該內燃機200運作時所產生之該高溫廢氣之壓力約15~20psi之壓力。

該轉換單元5係連通於該內燃機200，藉以接收該內燃機200運作所產生之該高溫廢氣，並將該高溫廢氣中的該氮氧化物、該一氧化碳以及該碳氫化合物進行氧化還原反應，藉以提高該二氧化碳氣體、一氮氣以及該水蒸氣在該高溫廢氣中之比例。其中，該轉換單元5係為一三元觸媒轉換器(Three-Way Catalytic converter TWC)，該三元觸媒轉換器所進行的氧化還原反應係將該高溫廢氣之該一氧化碳氣體氧化為該二氧化碳氣體，將該氮氧化物還原為該氮氣，以及將該碳氫化合物氧化為該水蒸氣與該二氧化碳氣體。

該分子粒徑篩選單元2係以該氣體通道1連通於該轉換單元5，藉以接收通過該轉換單元5之該高溫廢氣，且該氣體通道1例如是金屬管路。該分子粒徑篩選單元2包含一二氧化碳分子篩21以及一氮氣分子篩22，該二氧化碳分子篩21係用以將該二氧化碳氣體自該高溫廢氣中分離，且由於該氮氣之動態直徑約為3.6埃，該二氧化碳氣體之動態直徑約為3.3埃，以及該水蒸氣之動態直徑約為2.65埃；因此，該氮氣分子篩之孔徑係介於該氮氣與該二氧化碳氣體的動態直徑之間，例如該氮氣分子篩22之孔徑為3.5埃，即可將該氮氣分離出；以及，該二氧化碳分子篩21之孔徑係介於該二氧化碳氣體與該水蒸氣之動態直徑之間，例如該二氧化碳分子篩21之孔徑為3埃，即可將該二氧化碳氣體分離出。

其中，該分子粒徑篩選單元2係先以該氮氣分子篩22分離出動態直徑約3.6埃之該氮氣，再以該二氧化碳分子篩21分離出動態直徑約3.3埃之該二氧化碳氣體，而最後剩下之氣體主要是動態直徑約2.65埃之該水蒸氣。此外，由於該高溫廢氣具有高溫與高壓，因此可增加該分子粒徑篩選單元2的過篩速度；並且，由於該高溫廢氣的壓力是隨著該內燃機200的運作狀態而變動，因此可使該氮氣分子篩22與該二氧化碳分子篩21可進行脫附再生。

該水箱6係以一管路W5連通於該分子粒徑篩選單元2，藉以儲存該水蒸氣冷卻後之一液態水。其中，該水蒸氣的冷卻方式可以是利用冷凝管冷卻。較佳者，冷凝管的冷卻水可以來自該水箱6，且該水箱6可預先儲存有該液態水，藉以供冷凝管用以冷卻該水蒸氣。

該電解單元3係連通於該水箱6、該內燃機200以及該反應裝置4，藉以將該水箱6儲存之該液態水電解生成一氫氣與一氧氣，並將該氧氣傳送至該內燃機200。在其他實施例中，該氧氣亦可排出至空氣中。

該反應裝置4包含一第一反應單元41、一第二反應單元42、一第三反應單元43以及一第四反應單元44，且該氣體通道1係依序穿越地經過該反應裝置4之該第三反應單元43、該第一反應單元41、該第四反應單元44以及該第二反應單元42，藉以利用該高溫廢氣提供熱量使該反應裝置4獲得進行合成反應所需之熱能，進而達到進行反應所需之溫度。然而，該氣體通道1通過該第一反應單元41、該第二反應單元42、該第三反應單元43以及該第四反應單元44的次序完全不受限於此，可依據使用者的需求而調整。

該第一反應單元41係以一管路W2之一分支管路W21連通於該電解單元3以及以一管路W1之一分支管路W11連通於該分子粒徑篩選單元2，藉以接收該電解單元3所生成之該氫氣以及該分子粒徑篩選單元2所分離出之該二氧化碳氣體，並將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應而成合出該再生燃料所包含之一甲醇。其中，該甲醇合成反應之催化劑例如為銅與氧化鋅。該甲醇合成反應之反應式如下：

3H ₂+CO ₂→CH ₃ OH+H ₂ O

該第二反應單元42係以一管路W3連通於該分子粒徑篩選單元2，以及以該管路W2之一分支管路W22連通於該電解單元3，藉以接收該分子粒徑篩選單元2所分離出之該氮氣以及該電解單元3所產生之該氫氣，並將該氮氣與該氫氣進行一氨氣合成反應而成合出該再生燃料所包含之一氨氣。其中，氨氣合成反應之催化劑例如為氧化鐵。該氨氣合成反應之反應式如下：

3H ₂+N ₂→2NH ₃

該第三反應單元43係以一管路W4連通於該管路W5以及以該管路W2之一分支管路W12連通於該分子粒徑篩選單元2，藉以接收該分子粒徑篩選單元2所分離出之該水蒸氣以及該分子粒徑篩選單元2所分離出之該二氧化碳氣體，並將該水蒸氣與該二氧化碳氣體進行一甲烷合成反應而成合出該再生燃料所包含之一甲烷。其中，該甲烷合成反應之催化劑例如為二氧化鈦。該甲烷合成反應之反應式如下：

2H ₂ O+CO ₂→CH ₄+2O ₂

該第四反應單元44係以該管路2之一分支管路W23連通於該電解單元3以及以該管路W1之一分支管路W13連通於該分子粒徑篩選單元2，藉以接收該電解單元3所生成之該氫氣以及該分子粒徑篩選單元2所分離出之該二氧化碳氣體，並將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一二甲醚合成反應而成合出該再生燃料所包含之一二甲醚。其中，該二甲醚合成反應之催化劑例如為沸石。該二甲醚合成反應之反應式如下：

6H ₂+2CO ₂→CH ₃ OCH ₃+3H ₂ O

其中，該分支管路W11、W12、W13與該管路W1之間更可設置分流閥，藉以控制該分子粒徑篩選單元2所分離出之該二氧化碳氣體流至該第一反應單元41、該第三反應單元43以及該第四反應單元44的流量；該分支管路W21、W22、W23與該管路W2之間亦可設置分流閥，藉以控制該電解單元3所電解出之該氫氣流至該第一反應單元41、該第二反應單元42以及該第四反應單元44的流量。然而，在其他實施例中，該分子粒徑篩選單元2與該反應裝置4之間亦可直接以分流閥連結，且該電解單元3與該反應裝置4之間更可設置加壓裝置來增加該氫氣之壓力，且加壓裝置可傳動連結於該內燃機200，藉以利用該內燃機200之動力來加壓氣體，加壓裝置例如是加壓泵。

如上所述，由於該反應裝置4所進行的各合成反應所需之溫度與壓力條件為習知之技術，故在此不多加贅言。其中，由於該高溫廢氣的溫度約可達到800℃~1000℃的高溫，因此可使該反應裝置4輕易的達到進行各種合成反應所需的溫度條件。此外，在進行該甲醇合成反應而生成該甲醇時，該甲醇可再進行脫水反應而得到該二甲醚。

該儲存槽9係連通於該反應裝置4，用以儲存該反應裝置4所產生之再生燃料。在本實施例中，該儲存槽9更可依據該反應裝置4所產生之各種再生燃料而具有相對應之儲存槽。

請參閱第四圖，第四圖係顯示本發明另一較佳實施例之燃料再生系統示意圖。如圖所示，一種內燃機之燃料再生系統100’係將該內燃機200運作時所產生之該高溫廢氣轉換成再生燃料，其包含該氣體通道1、一分子粒徑篩選單元2’、該電解單元3、該反應裝置4、一氣體分離單元7、一發電單元8以及該儲存槽9。

該燃料再生系統100’與該燃料再生系統100的差異在於，該燃料再生系統100’係以一管路W3’取代該管路W3，而該氣體分離單元7係連通於該內燃機200以及以該管路W3’連通於該反應裝置4。且該氣體分離單元7係用以將空氣中的一常溫氮氣與一常溫氧氣分離，並將該常溫氧氣傳送至該內燃機200，以及將該常溫氮氣傳送至該反應裝置4。較佳者，該氣體分離單元7係利用多孔陶瓷膜分離該常溫氮氣與該常溫氧氣，其係利用該常溫氮氣與該常溫氧氣在膜中的溶解與擴散速率的差異而造成不同的滲透速度，進而使該常溫氮氣與該常溫氧氣分離。

由於該常溫氧氣中的氧氣含量較高，因此該內燃機200將石化燃料與該常溫氧氣混合後進行燃燒所產生的高溫廢氣中，主要包含的氣體為該二氧化碳氣體以及該水蒸氣。

該分子粒徑篩選單元2’係以該氣體通道1連通於該內燃機200，且該分子粒徑篩選單元2’僅包含該二氧化碳分子篩21，用以將該高溫廢氣中的該二氧化碳氣體與該水蒸氣分離。

該發電單元8包含一發電機81以及一交直流轉換器82，該發電機81係傳動連結於該內燃機200，藉以利用該內燃機200運作時所產生的動能發電。該交直流轉換器82係電性連結於該發電機81以及該電解單元3，用以將該發電機81產生的交流電轉換成直流電，藉以供該電解單元3電解該液態水。

請參閱第五圖與第六圖，第五圖係顯示本發明較佳實施例之反應裝置立體示意圖；第六圖係顯示本發明較佳實施例之反應裝置分解示意圖。如圖所示，一反應裝置4’包含一第一反應單元41’、一第二反應單元42’、一第三反應單元43’、一第四反應單元44’以及一密合單元45’，且一氣體通道1’係穿越地經過該反應裝置4’。

該第一反應單元41’具有一第一通道411’以及一第一反應槽412’，且該第一反應槽412’以一管路W7將該二氧化碳氣體與該氫氣引入該第一反應槽412’，藉以使該第一反應單元41’進行該甲醇合成反應。該第二反應單元42’具有一第二通道421’以及一第二反應槽422’，且該第二反應槽422以一管路W9將該氮氣與該氫氣引入該第二反應槽422’，藉以使該第二反應單元42’進行該氨氣合成反應。該第三反應單元43’具有一第三通道431’以及一第三反應槽432’，且該第三反應槽432’以一管路W6將該二氧化碳氣體與該水蒸氣引入該第三反應槽432’，藉以使該第三反應單元43’進行該甲烷合成反應。該第四反應單元44’具有一第四通道441’以及一第四反應槽442’，且該第四反應槽442’以一管路W8將該二氧化碳氣體與該氫氣引入該第四反應槽442’，藉以使該第四反應單元44’進行該二甲醚合成反應。

當該反應裝置4’應用於該燃料再生系統100時，該管路W6係連通於該分子粒徑篩選單元2，藉以獲得該二氧化碳氣體與該水蒸氣；該管路W7係連通於該分子粒徑篩選單元2與該電解單元3，藉以獲得該二氧化碳氣體與該氫氣；該管路W8係連通於該分子粒徑篩選單元2與該電解單元3，藉以獲得該二氧化碳氣體與該氫氣；該管路W9係連通於該分子粒徑篩選單元2與該電解單元3，藉以獲得該氮氣與該氫氣。此外，該反應裝置4’應用於該燃料再生系統100’時，該管路W9則是連通於該氣體分離單元7與該電解單元3。

其中，該第二反應單元42’、該第四反應單元44’該第一反應單元41’、該第三反應單元43’以及該密合單元45’是依序堆疊而成，且該第三通道431’係連通於該第一通道411’，該第一通道411’係連通於該第四通道441’，該第四通道441’係連通於該第二通道421’，藉此形成該氣體通道1’。在本實施例中，該反應裝置4’為一微流道反應器，該微流道反應器是利用多層金屬堆疊而成。在實務運用上，由於機車的車體較小，因此無法裝設較大的反應裝置，而由於該反應裝置4’是微流道反應器，因此可使本發明之燃料再生系統應用在車體較小的機車。此外，當本發明之燃料再生系統應用在汽車、巴士或聯結車等中大型之車體時，反應裝置可以是流體化床式的大型反應器。

舉凡在所屬技術領域中具有通常知識者，在閱讀本發明所揭露之技術後，應該都能理解以下事項：

一、內燃機的氣體來源是空氣時，由於空氣中氮氣的比例約78%，氧氣的比例約21%，因此所產生的高溫廢氣主要為二氧化碳氣體、水蒸汽以及氮氧化物為主，且在燃燒不完全時更有可能產生一氧化碳氣體與碳氫化合物；此外，利用分子粒徑篩選單元主要是將二氧化碳氣體與水蒸氣分離，進而電解水蒸氣冷卻後之液體水來產生氫氣與氧氣，最後反應裝置即可進行將二氧化碳氣體與氫氣進行再生燃料的合成反應，而反應所需的溫度則由高溫廢氣經過反應裝置時提供熱量來達到。

二、由於以空氣作為內燃機的氣體來源時，內燃機所產生的高溫廢氣中，氮氧化物與一氧化碳氣體是對環境不友善的氣體，因此在內燃機與分子粒徑篩選單元之間設置轉換單元來將氮氧化物、一氧化碳氣體與碳氫化合物轉換成氮氣、氧氣、二氧化碳氣體以及水蒸氣；因此，轉換單元不但可以提高二氧化碳氣體與水蒸氣之含量以利再生燃料之合成，更可以因而減少對環境的汙染。此外，分子粒徑篩選單元更可利用氮氣分子篩分離出氮氣來供反應裝置合成出再生燃料。

三、當用以分離氮氣與氧氣的氣體分離單元設置在內燃機之前時，由於內燃機所使用的氣體來源為氣體分離單元所分離出之氧氣，因此可使內燃機具有足夠的氧氣來與石化燃料混合燃燒，進而不易產生燃燒不完全的一氧化碳氣體與碳氫化合物。此外，由於高溫廢氣中主要的氣體為二氧化碳氣體與水蒸氣，因此分子粒徑篩選單元中即可省略氮氣分子篩。

四、反應裝置中主要是利用第一反應單元來將二氧化碳氣體與水蒸氣進行甲醇的合成反應，但反應裝置更可依使用者之需求來利用第二反應單元、第三反應單元或第四反應單元，與相對應之氣體來合成出其他再生燃料。此外，反應裝置與分子粒徑篩選單元、電解單元或氣體分離單元之間，更可設置加壓裝置來增加氣體之壓力，藉以輔助各反應單元達到進行合成反應所需之壓力。

藉由上述之本發明實施例可知，本發明確具產業上之利用價值。惟以上之實施例說明，僅為本發明之較佳實施例說明，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者當可依據本發明之上述實施例說明而作其它種種之改良及變化。然而這些依據本發明實施例所作的種種改良及變化，當仍屬於本發明之發明精神及界定之專利範圍內。

100、100’．．．燃料再生系統

200．．．內燃機

1、1’．．．氣體通道

2、2’．．．分子粒徑篩選單元

21．．．二氧化碳分子篩

22．．．氮氣分子篩

3．．．電解單元

4、4’．．．反應裝置

41、41’．．．第一反應單元

411’．．．第一通道

412’．．．第一反應槽

42、42’．．．第二反應單元

421’．．．第二通道

422’．．．第二反應槽

43、43’．．．第三反應單元

431’．．．第三通道

432’．．．第三反應槽

44、44’．．．第四反應單元

441’．．．第四通道

442’．．．第四反應槽

45’．．．密合單元

5．．．轉換單元

6．．．水箱

7．．．氣體分離單元

8．．．發電單元

81．．．發電機

82．．．交直流轉換器

9．．．儲存槽

W1、W2、W3、W3’、W4、W5、W7、W6、W8、W9．．．管路

W11、W12、W13、W21、W22、W23．．．分支管路

第一圖係顯示本發明較佳實施例之燃料再生系統示意圖；

第二圖係顯示本發明較佳實施例之反應裝置示意圖；

第三圖係顯示本發明較佳實施例之分子粒徑篩選單元示意圖；

第四圖係顯示本發明另一較佳實施例之燃料再生系統示意圖；

第五圖係顯示本發明較佳實施例之反應裝置立體示意圖；以及

第六圖係顯示本發明較佳實施例之反應裝置分解示意圖。

100．．．燃料再生系統

200．．．內燃機

1．．．氣體通道

2．．．分子粒徑篩選單元

3．．．電解單元

4．．．反應裝置

5．．．轉換單元

6．．．水箱

9．．．儲存槽

W1、W2、W3、W4、W5．．．管路

Claims (10)

1. 一種內燃機之燃料再生系統，係用以將一內燃機運作時所產生之一高溫廢氣生成至少一再生燃料，該高溫廢氣至少包含一二氧化碳氣體與一水蒸氣，該燃料再生系統包含：一氣體通道，係連通於該內燃機；一分子粒徑篩選單元，係連通於該氣體通道，且該分子粒徑篩選單元具有一二氧化碳分子篩，藉以將該二氧化碳氣體與該水蒸氣分離；一電解單元，係連通於該分子粒徑篩選單元，藉以在該水蒸氣冷卻為一液態水後，將該液態水電解生成一氫氣與一氧氣；以及一反應裝置，包含一第一反應單元，該第一反應單元係連通於該電解單元與該分子粒徑篩選單元，並將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應而合成出該再生燃料所包含之一甲醇；其中，該氣體通道係經過該反應裝置，使該高溫廢氣與該反應裝置進行熱交換，藉以使該反應裝置獲得進行合成反應所需之熱能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之燃料再生系統，其中，該燃料再生系統更包含一轉換單元，其係設置於該氣體通道與該內燃機之間，並連通該氣體通道與該內燃機，係用以將該高溫廢氣之一氧化碳氣體、氮氧化物以及燃燒不完全之碳氫化合物氣體進行氧化還原反應，藉以提高該二氧化碳氣體、一氮氣以及該水蒸氣在該高溫廢氣中之比例。
3. 如申請專利範圍第2項所述之燃料再生系統，其中，該分子粒徑篩選單元更具有一氮氣分子篩，該氮氣分子篩係用以分離出該氮氣。
4. 如申請專利範圍第3項所述之燃料再生系統，其中，該反應裝置更包含一第二反應單元，該第二反應單元係連通於該電解單元與該分子粒徑篩選單元，並將該氮氣以及該氫氣進行一氨氣合成反應而合成出該再生燃料所包含之一氨氣燃料。
5. 如申請專利範圍第1項所述之燃料再生系統，其中，更包含一氣體分離單元，係連通於該內燃機與該反應裝置，用以將空氣中的一常溫氮氣與一常溫氧氣分離，並將該常溫氧氣傳送至該內燃機。
6. 如申請專利範圍第5項所述之燃料再生系統，其中，該反應裝置更包含一第二反應單元，該第二反應單元係連通於該氣體分離單元以及該電解單元，並將該常溫氮氣以及該氫氣進行一氨氣合成反應而合成出該再生燃料所包含之一氨氣燃料。
7. 如申請專利範圍第1項所述之燃料再生系統，其中，該反應裝置更包含一第三反應單元，該第三反應單元係連通於該分子粒徑篩選單元，並將該二氧化碳氣體以及該水蒸氣進行一甲烷合成反應而合成出該再生燃料所包含之一甲烷燃料。
8. 如申請專利範圍第1項所述之燃料再生系統，其中，該反應裝置更包含一第四反應單元，該第四反應單元係連通於該電解單元與該分子粒徑篩選單元，並將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一二甲醚合成反應而合成出該再生燃料所包含之一二甲醚。
9. 如申請專利範圍第1項所述之燃料再生系統，其中，該燃料再生系統更包含一發電單元，該發電單元係電性連結於該電解單元，藉以提供該電解單元電解時所需之電力。
10. 如申請專利範圍第9項所述之燃料再生系統，其中，該內燃機係傳動連結於該發電單元，藉以使該發電單元將該內燃機的動力轉換成電力。