TW202206582A

TW202206582A - 含奈米貴金屬以提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑及其添加劑與製法

Info

Publication number: TW202206582A
Application number: TW109126343A
Authority: TW
Inventors: 張文禮
Original assignee: 張文禮
Priority date: 2020-08-04
Filing date: 2020-08-04
Publication date: 2022-02-16
Also published as: CN114058417A; TWI762986B

Abstract

本發明係一種含奈米貴金屬以提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑及其添加劑與製法，其中，該濃縮劑能添加至一石油餾出物中，以形成該添加劑，且該濃縮劑包括奈米貴金屬粒子、奈米氧化鋅粒子與分散劑，該奈米貴金屬粒子則至少含有奈米黃金粒子，該製法係先將分散劑與奈米氧化鋅水溶液兩者混合成一第一溶液，之後，對該第一溶液進行第一次攪拌後再靜置該第一溶液，以在其中形成一沉澱膠體與一第二溶液，又，取出該第二溶液，並在該第二溶液中添加奈米貴金屬粒子或奈米貴金屬溶液，以形成一第三溶液，最後，對該第三溶液進行第二次攪拌，即形成該濃縮劑。

Description

含奈米貴金屬以提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑及其添加劑與製法

本發明係關於濃縮劑，尤指一種其中含有奈米貴金屬的濃縮劑，且該濃縮劑與石油餾出物混合成添加劑，該添加劑被加入至汽油或柴油後，能提高汽/柴油的燃燒效率。

按，由於各式車輛所排放的燃燒廢氣，已被證實是造成空氣污染的主要原因，且前述廢氣被人們吸入至身體後，將會對人們的器官、神經造成傷害，因此，世界各國相關業者及主管機關紛紛就各式內燃機所衍生的空氣污染原因，進行諸多方面的研究及分析。

承上，現今已被廣泛應用至各式內燃機的減少空污裝置，大多需額外加裝其它設備或是對原有機構進行修改，例如，加裝自動調溫式空氣濾清器、改良進氣歧管及進氣孔構形、改良化油器構形、改良節汽門開啟器與緩衝器、改良燃燒室構形、增設排氣再循環裝置(EGR)、增設二次空氣供給裝置、增設滲漏油氣的還原裝置…等，以達到減少廢氣中一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化物(NOx)…等有害物質的效果。然而，此種方式不僅會加大使用者的金錢負擔，對於車廠來說，亦會提高設計與配置車輛內部空間的難度。

除了對硬體架構進行改良之外，亦有使用者嘗試使用稀薄的燃料混合氣，以達到減少CO、HC之目的，但是，一旦燃料混合氣太稀薄時，則容易發生不容易燃燒之狀況，且容易導致燃燒後速度變慢之問題，因此，業界乃應運而生地開發設計出一種名為CVCC(Compound Vortex Controlled Combustion)的技術，CVCC會先以較濃的燃料混合氣進行點火，然後，再以較稀薄的燃料混合氣進行燃燒。惟，前述CVCC需採用專門的引擎系統與技術，導致車輛的最終成本居高不下。

一般來說，解決內燃機所造成之空氣污染問題，其最根本的方法除了要減少各式內燃機的使用之外，尚必須要有效地提升燃料之能量效率，因此，有使用者會嘗試在汽油箱內灌注汽油精，又，隨著汽油精的成份不同，其所能達成的功效包括了清除油箱內的水分及雜質、清除汽油管路的雜質、清除噴油嘴的殘膠、清除燃燒室的積碳…等。然而，前述汽油精主要是改善外在環境(如：油箱、汽油管路、噴油嘴)，以使汽油能發揮正常的燃燒效率，此種結果，申請人認為仍有改善空間，因此，如何提供一種更加優良的產品，以期燃料在燃燒過程中不僅能獲得最佳的燃燒，以產生最大的動力，尚令其中有害的污染物質能在該最佳的燃燒過程中消失殆盡，而不致殘留在所排放的廢氣中，即成為本發明之一大課題。

發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明的一種含奈米貴金屬以提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑及其添加劑與製法，以期藉由本發明之產品，能提供使用者更加良好的使用經驗，同時能有效達成節能與降汙的功效。

本發明之一目的，係提供一種含奈米貴金屬提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑，其能添加至一石油餾出物中，以形成一添加劑，其中，該濃縮劑包括奈米貴金屬粒子、奈米氧化鋅粒子與分散劑，且奈米貴金屬粒子至少含有奈米黃金粒子，如此，該濃縮劑被作為一添加劑，且被添加至汽油或柴油後，藉由其內之奈米貴金屬粒子的作用，能夠有效地提高汽油與柴油的燃燒效率。

本發明之另一目的，係提供一種含奈米貴金屬提高汽柴油燃燒效率的添加劑，其能添加至汽油或柴油中，該添加劑至少係由一石油餾出物及前述濃縮劑所組成，其中，該濃縮劑佔該添加劑之重量百分比為2%~10%，該石油餾出物則佔該添加劑之其餘重量百分比，如此，當該添加劑被添加至汽油或柴油後，能令汽油與柴油發揮出最佳燃燒效率，不僅使內燃機產生最大的動力，還能使汽油與柴油中所含之污染物能因最佳燃燒效率而消失殆盡，不致殘留在內燃機所排放之廢氣中。

本發明之再一目的，係提供一種含奈米貴金屬提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑之製法，其中，該濃縮劑係添加至一石油餾出物中，以形成一添加劑，且該添加劑能被添加至汽油或柴油中，該製法係先將分散劑與奈米氧化鋅水溶液兩者混合成一第一溶液，之後，對該第一溶液進行第一次攪拌，且第一次攪拌時間為12~16小時，嗣，靜置攪拌後的該第一溶液，且靜置時間為72~96小時，以在底部形成沉澱膠體，以及在該沉澱膠體的上方形成一第二溶液，又，取出該第二溶液，並在該第二溶液中直接添加奈米貴金屬粒子或是添加奈米貴金屬溶液，以形成一第三溶液，其中，該奈米貴金屬至少為黃金，最後，對該第三溶液進行第二次攪拌，且第二次攪拌時間為4小時後，即形成該濃縮劑。

為便貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

本發明係一種含奈米貴金屬以提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑及其添加劑與製法，在實際使用上，該添加劑能夠先被添加至車輛的油箱中，之後，再將汽油或柴油加入至該油箱內，以使該添加劑能與該汽油或柴油混合。經申請人測試後，150毫升(mL)的添加劑能夠混合至50公升至150公升的汽油或柴油中，即可達成後述提高燃燒效率的功效。

在本發明之一實施例中，該添加劑至少由一石油餾出物(或稱石腦油(Naphtha))與一濃縮劑所構成，且該濃縮劑佔該添加劑之重量百分比為2%~10%，該石油餾出物則佔該添加劑之其餘重量百分比(如：90%~98%)，惟，在此特別一提者，隨著使用上的需求，該添加劑中亦可增加其它材料，此時，該石油餾出物便會隨之減少其所佔有的重量百分比，而能低於前述數值(90%~98%)以下。又，該濃縮劑包括奈米貴金屬粒子、奈米氧化鋅粒子與分散劑(或稱助劑)，其中，該奈米貴金屬粒子主要是用以提高汽/柴油的燃燒效率，且其至少含有奈米黃金粒子；該奈米氧化鋅粒子則為光觸媒，具有催化作用，其能促使該添加劑的反應速率增加；該分散劑除了能使奈米貴金屬粒子、奈米氧化鋅粒子均勻分佈於該濃縮劑中之外，其還能夠令該濃縮劑乳化為可混合至該石油餾出物的溶液，以達到油水相容的效果。

茲就該濃縮劑中的奈米貴金屬粒子之功效與重量百分比進行說明，首先，該奈米貴金屬粒子包括奈米黃金(Au)粒子，且佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm，其中，基於奈米黃金粒子所具備之獨特電位特性，令其對氧具有極強之吸附力，而能被當作觸媒使用，且奈米黃金觸媒在室溫下就能進行反應，且不受水汽影響。故，本發明之添加劑被混合至汽油或柴油後，能夠使得流入車輛之內燃機中的燃料(即，已經混合添加劑的汽油或柴油)，基於奈米黃金粒子所具備之強氧化特性，以抓取空氣中或汽/柴油的氧，而有效地增加燃料中之含氧量，以幫助前述燃料具有更佳的燃燒效果。

其次，該奈米貴金屬粒子還包括奈米鈀(Palladium，Pd)粒子，且佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm，其中，鈀具有優良的吸氫能力，且其被製作成奈米級微粒後，顏色將會由銀色轉變為黑色，亦因此而被稱之為「鈀黑」，此時，由於尺寸效應及大比例之表面積效應，將使鈀從惰性物質轉變成活性極佳之催化劑，由於奈米鈀粒子對光能及熱能之反射率極低，通常低於1%，亦即大約幾微米之直徑就能完全消光，而成為高效率之能量轉換材料。此外，由於白金(Platinum，又稱鉑金)與銠(Rhodium，Rh)等，都具有相同於鈀的特性，且對光能及熱能具有極低之反射率，因此，在本發明之其它實施例中，該濃縮劑還能包括奈米白金粒子與奈米銠粒子，其中，該奈米白金粒子會佔該濃縮劑之重量百分比為50~250ppm；該奈米銠粒子則會佔該濃縮劑之重量百分比為30~120ppm。

在此特別一提者，汽油(Gasoline)乃原油蒸餾產物之一部分，主要係由五個碳至十個碳組成之碳氫化合物，其構造包括石臘烴(亦即，鏈狀烴(Paraffins))、環狀烴(Naphthenes)及芳香烴(Aromatics)等。又，為了提高汽油品質，使其在車輛之內燃室燃燒時，能有較好的燃燒效果，業界還發展出將長鏈狀之碳氫化合物環狀化而形成環狀烴，再令環狀烴經裂解作用(Cracking)、聚合作用(Polymerization)與脫氫作用(Dehydrogenation)後，而成為芳香烴的作法。然而，本發明之添加劑被混合至汽油或柴油後，藉由奈米鈀粒子與奈米白金粒子的特性，能夠使流入內燃機中的燃料，由原本的長鏈狀碳氫化合物之燃料分子，裂解成為短鏈狀碳氫化合物之燃料分子，進而激發出該燃料的最大能量效率，同時，其吸氫能力還能有效地增加燃料中之含氫量，以使前述燃料具有更佳的燃燒效率，不僅能令內燃機產生更大的動力，且能使該燃料中所含之污染物能因更佳的燃燒效率而消失殆盡，不致殘留在該內燃機所排放之廢氣中。

另外，該奈米貴金屬粒子還包括奈米鈰(Cerium，Ce)粒子，且佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm，其中，奈米鈰粒子能夠避免其它奈米貴金屬粒子團聚，以確保其它奈米貴金屬粒子能夠保持預期的功效(如：抓氧、吸氫…等)。除此之外，釕(Ruthenium，Ru)能夠達成近似於鈰(Ce)的特性，因此，在本發明之其它實施例中，該濃縮劑還能包括奈米釕粒子，且該奈米釕粒子會佔該濃縮劑之重量百分比為30~250ppm。

該奈米氧化鋅粒子會佔該濃縮劑之重量百分比為0.5%~2.5%，又，該濃縮劑在扣除所有奈米貴金屬粒子與奈米氧化鋅粒子之後，其餘的重量百分比都為分散劑(約97.3%~99.4%)，再者，若該濃縮劑還另行添加其它材料，則該分散劑所佔有的重量百分比亦會相應減少，又，在該實施例中，該分散劑能為辛醇(OCTANOL)與蓖麻油(CASTOR OIL)的均勻混合物或其衍生物。該分散劑最主要的作用，是使該濃縮劑同時具有親油性與親水性，以能夠充分混合至該石油餾出物與汽/柴油中，而不會因無法相容而形成分離態樣。但在本發明之其它實施例中，並不限制該分散劑的種類，其能夠為石油溶劑、生物萃取物與界面活性劑的混合物，只要其足以使濃縮劑達成前述油水相容的功效，均為本發明所稱之分散劑。

茲就該濃縮劑的製作方法進行說明，請參閱第1圖所示，該製作方法包括下列步驟： (101) 將分散劑與奈米氧化鋅水溶液兩者混合成一第一溶液，其中，該分散劑與該奈米氧化鋅水溶液兩者是以4:1的比例混合成該第一溶液；在該實施例中，該奈米氧化鋅水溶液至少由奈米氧化鋅粉末、水與聚丙烯酸衍生物所組成，其中，奈米氧化鋅會分散於該奈米氧化鋅水溶液中，並會佔該奈米氧化鋅水溶液之重量百分比為5%； (102) 對該第一溶液進行第一次攪拌，且第一次攪拌時間為12~16小時；在該實施例中，該第一溶液會在室溫的環境下，以轉速500~1500rpm進行攪拌； (103) 將經過攪拌的該第一溶液，進行靜置，且靜置時間為72~96小時，直到前述第一溶液中的底部形成一沉澱膠體A1，同時，在該沉澱膠體的上方形成透明的一第二溶液A2(如第2圖所示)，且該第二溶液A2中會含有奈米氧化鋅粒子，其中，原本第一溶液中的沉澱物(如：聚丙烯酸衍生物)與水皆會位於下層(即，沉澱膠體的區域)，油性的液體與其內成分(如：奈米氧化鋅粒子)都會處於上層(即，第二溶液的區域)； (104) 取出該第二溶液A2，並在該第二溶液A2中直接添加奈米貴金屬粒子或是添加奈米貴金屬溶液，以形成一第三溶液，其中，前述奈米貴金屬能夠為黃金、鈀、鈰、白金、釕、銠…等；此外，少量貴金屬溶液為水相溶液，則且仍具油水相溶的性質，而可直接被混合至該第二溶液A2中；及 (105) 對該第三溶液進行第二次攪拌，且第二次攪拌時間為4小時後，便會形成該濃縮劑；在該實施例中，該第三溶液會在室溫的環境下，以轉速500~1500rpm進行攪拌。

最後，將該濃縮劑與石油餾出物相混合，即形成本發明之添加劑，且由於該濃縮劑含有大量的分散劑，故能充分地混合至石油餾出物中，且該添加劑亦可混合至汽/祡油中。在該實施例中，當該濃縮劑與石油餾出物混合後，還會再靜置至少24小時，使得極少量未均勻互溶的貴金屬顆粒能沉澱至底部，以形成一上層液與一沉澱層，嗣，取出靜置後的上層液，則前述上層液即為該添加劑，如此，當車輛使用含有該添加劑的汽/柴油時，將能避免沉澱物聚積於油管內，造成油管阻塞之情事。承前所述可知，由於該濃縮劑的製作方法中，包括了攪拌與靜置等步驟，因此，能夠使奈米氧化鋅粒子以及奈米貴金屬粒子，均勻地分散於該濃縮劑中，之後，本發明之添加劑在被添加至汽油或柴油後，其中的奈米貴金屬粒子，如：奈米黃金粒子、奈米鈀粒子等，能夠有效增加燃料(即，已經混合添加劑的汽油或柴油)中的助燃成分(如：氧)與可燃成分(如：氫)，故能令汽油與柴油發揮出最佳燃燒效率，不僅能使內燃機產生最大的動力，還能使汽油與柴油中所含之污染物能因最佳燃燒效率而消失殆盡，不致殘留在內燃機所排放之廢氣中，如此，始能積極達成降低石化燃料使用量，且有效實現低污染或零污染之廢氣排放目標。

按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

[習知] 無 [本發明] 101~105:步驟 A1:沉澱膠體 A2:第二溶液

第1圖係本發明之濃縮劑的流程圖；及第2圖係本發明之第一溶液經靜置後的態樣示意圖。

101~105:步驟

Claims

一種含奈米貴金屬以提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑，其係被添加至一石油餾出物中，以形成一添加劑，其中，該濃縮劑包括奈米貴金屬粒子、奈米氧化鋅粒子與分散劑，且該奈米貴金屬粒子至少含有奈米黃金粒子。
如請求項1所述之濃縮劑，其中，該奈米黃金粒子佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm。
如請求項2所述之濃縮劑，其中，該奈米貴金屬粒子至少還包括奈米鈀粒子與奈米鈰粒子，且該濃縮劑中的成份之重量百分比如下：奈米鈀粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm；奈米鈰粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm；奈米氧化鋅粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為0.5%~2.5%；及分散劑，佔該濃縮劑之其餘重量百分比。
如請求項3所述之濃縮劑，尚包括奈米白金粒子，其中，該奈米白金粒子會佔該濃縮劑之重量百分比為50~250ppm。
如請求項3所述之濃縮劑，尚包括奈米釕粒子，其中，該奈米釕粒子會佔該濃縮劑之重量百分比為30~250ppm。
如請求項3所述之濃縮劑，尚包括奈米銠粒子，其中，該奈米銠粒子會佔該濃縮劑之重量百分比為30~120ppm。
一種含奈米貴金屬提高汽柴油燃燒效率的添加劑，係被添加至汽油或柴油中，該添加劑至少包括一石油餾出物，以及如請求項1至6任一項所述之濃縮劑，其中，該濃縮劑佔該添加劑之重量百分比為2%~10%，該石油餾出物則佔該添加劑之其餘重量百分比。
一種含奈米貴金屬提高汽柴油燃燒效率的濃縮劑之製法，其中，該濃縮劑係添加至一石油餾出物中，並靜置至少24小時後形成一添加劑與一沉澱層，該添加劑會位於該沉澱層之上，且該添加劑係能被取出並添加至汽油或柴油中，該製法包括下列步驟：將分散劑與奈米氧化鋅水溶液兩者混合成一第一溶液；對該第一溶液進行第一次攪拌，且第一次攪拌時間為12~16小時；靜置攪拌後的該第一溶液，且靜置時間為72~96小時，以在底部形成沉澱膠體，以及在該沉澱膠體的上方形成一第二溶液；取出該第二溶液，並在該第二溶液中直接添加奈米貴金屬粒子或是添加奈米貴金屬溶液，以形成一第三溶液，其中，該奈米貴金屬至少為黃金；及對該第三溶液進行第二次攪拌，且第二次攪拌時間為4小時後，即形成該濃縮劑。
如請求項8所述之製法，其中，該分散劑與該奈米氧化鋅水溶液兩者是以4:1的比例混合成該第一溶液。
如請求項9所述之製法，其中，在該奈米氧化鋅水溶液中，奈米氧化鋅係佔該奈米氧化鋅水溶液之重量百分比為5%。
如請求項10所述之製法，其中，該奈米貴金屬粒子或奈米貴金屬溶液中的貴金屬成份還包括鈀與鈰。
如請求項11所述之製法，其中，該濃縮劑中的成份之重量百分比如下：奈米黃金粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm；奈米鈀粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm；奈米鈰粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為50~350ppm；奈米氧化鋅粒子，佔該濃縮劑之重量百分比為0.5%~2.5%；及分散劑，佔該濃縮劑之其餘重量百分比。
如請求項12所述之製法，其中，該奈米貴金屬粒子或奈米貴金屬溶液中的奈米貴金屬成份還包括白金，且該濃縮劑中所包括的奈米白金粒子，其會佔該濃縮劑之重量百分比為50~250ppm。
如請求項12所述之製法，其中，該奈米貴金屬粒子或奈米貴金屬溶液中的貴金屬成份還包括釕，且該濃縮劑中所包括的奈米釕粒子，其會佔該濃縮劑之重量百分比為30~250ppm。