TWI278511B - Method and composition for improving fuel combustion - Google Patents

Description

1278511 Ο) 玖、發明說明、 實施方式及圖式簡單說明) (發明說鶴、敘明··發贿屬之猶躺、先術、内容 發明之領媸 本發明係、關於燃料之增進㈣，特另4是以可 基礎的燃料。更明確而言，本發 .....為 ^ ^ ° 不赞明係關於用以混合觸媒或 燃燒促進劑及燃料之方法及組合物以增進引擎内的。 背景 … 石化燃料燃燒之效率，特別是油衍生的燃料如汽油及柴 油，絕對不會完全。不有效燃燒的結果包括高燃料消耗、 :汽缸頭上及活塞上碳的累積、馬達效率的變化及產生過 量有害的副產物如-氧化碳、部份燃燒的煙類及氮氧化物 (rNoXJ ) 〇 已提出許多燃料添加劑來增進燃料經濟及降低燃燒廢氣 污染物。未燃燒及部分燃燒的燃料同時代表燃燒過程的污 染及燃料買主的金錢損失。先前技藝已建議加入燃燒增進 劑於多種燃料用途包括火焰燃燒器、柴油引擎、汽油内燃 引擎及許多渦輪結構。此等先前技藝添加劑曾為許多形式 如以液體狀態與液體載體混合及有些於固體狀態，如適於 以下回顧之燃燒系統。 韋伯（Webb)於美國專利編號4，129,421揭示一種用於引擎 或熔爐内之觸媒燃料添加劑。添加劑利用苦味酸及硫酸亞 鐵於特定醇之溶液。一實例顯示添加劑用於汽油引擎中使 用i約1億分之一之組合觸媒。此揭示指出對重燃油需較高 但未指明之用量。在所有情況中，觸媒完全溶解於燃料中。 植樂及來箔（Miller及Liber)於美國專利編號2,4〇2，427揭 1278511

(2) 不使用廣泛群集之柴油-燃料_可溶性有機及有機金屬化合 物作為點燃促進劑’濃度為〇 〇2至3%(即每百萬有2〇〇-30,000份）。 於對於觸媒金屬燃料添加劑之早期專利中，裏昂及麥康 (Lyons及 McKone)於美國專利編號 2,〇86,775及 2，151，432揭 不加入0·001至0.0085%(即每百萬有1〇-85〇份）之有機金屬 化合物或混合物至基礎燃料如汽油、苯、燃料、油、煤油 或混合物以增進引擎性能的許多方面。於美國專利編號 2,086,775揭示的金屬中為鈷、鎳、錳、鐵、銅、鈾、鉬、 釩、鍅、鈹、鉑、鈀、鉻、鋁、銼及稀土金屬如鈽。 揭示於美國專利編號2,151，432者包括sol anum、録、石申、 鉍、鎘、admeium、碲、鉈、錫、鋇、硼、鉋、鉉、镨、 旖卸納纽、欽、鎮及鋅。於兩者專利，較佳的有機 金屬化合物為-二酮及衍生物及其類似物如金屬乙醯丙 酮、丙醯丙酮、甲醯丙酮等。 裏昂及麥康揭示說明濃度〇·〇〇1至〇 〇4%(即每百萬有 10 400伤）不如介紹的有效於增進燃燒效率，但一旦長期使 用可能變為如此，因觸媒活性沉澱物累積於燃燒室中。揭 不進一步陳述一旦已累積需求量之觸媒活性沉澱物，約 〇·〇1/〇(即每百萬有100份）之有機金屬化合物通常足夠來藉 由取代其中損失而保持沉澱物量。 包爾及斯帕柯（Bowers及Sprague)於美國專利編號 4,891，〇5〇及4,892,562揭示使用燃料可溶的鉑族金屬化合 物，其於稱為「極低濃度」之量有效於分別增進汽油及柴 (4) 1278511

燃燒可發生於内辦引！、讲‘十4 @ 拏渦輪或鍋爐中、噴射引擎、炫 爐或其他用於如提供埶戋能晋之机供 …次此里之6又備。可將燃燒觸媒或促 悧至固體燃料’較佳藉由噴霧。或者，可將姆燒觸媒 或促進劑加至氣體燃料。燃燒觸媒或促㈣的添加可於氣 流供應氧氣至燃燒過財或於加至渴輪的氣流中實現。… 方法也可包括改變燃燒混合物中空^對燃料的比例以增 加空氣的量或降低燃料的量。 曰 於第二個觀點中本發明在於以極低量之燃燒觸媒混合拗 燒觸媒或促進劑與燃料之方法，該方法包括步驟有. 溶解燃燒觸媒於水中或其他適當溶劑以形成第_個預混 物； 藉由與親水/親油有機化合物混合而稀釋第一個預混物 以形成第二個預混物； 於一或多個稀釋步騾中以燃料或其他適當材料稀釋第二 個預混物而提供觸媒之理想極低濃度。 適Μ的親水/親油有機化合物可為異丙醇或甲基第三丁 ㈣（MTBE，methyl tertiary butyl ether)及/或 f 基乙基嗣 (MEK，methylethylketone)及 / 或甲基異丁酮（MIBK， methylisobutylketone)及/或丁醇。甲醇及許多親水/親油材 料也可為適當。 於第二個觀點中本發明在於燃燒觸媒或燃燒促進劑與燃 料之混合方法，該方法包括步驟有： 合燃燒觸媒與親水/親油有機化合物如異丙醇、Μ丁 或類似物質，以提供一個預混物；及 •10- 1278511

於第四個觀點中，本發明在於一種組合物組合，包含有 一或多種觸媒或燃燒促進劑與一種溶劑，該溶劑包括有水 及/或異丙醇及/或MTBE或其他適當溶劑，其中添加組合物 組合至預先決定量之燃料將提供一種混合物，其觸媒以小 於1億份燃料有一份之濃度存在。 於第五個觀點中，本發明可存在於一種組合物，包含有 一種燃料及一種燃料觸媒，其中燃燒觸媒以小於丨億份燃料 有一份之濃度存在’最佳的是於約24〇〇億份燃料有1份至約 1 ·2兆份燃料有1份之間，且可能可低至6兆份燃料有丨份。 較佳具體實施例之詳細親明 混合預混物與燃料。 於此说明中’用詞「内燃引擎」包括所有奥圖（〇tt〇)及柴 油A油及壓縮氣體引擎或其他引擎，用於移動式（包括船舶） 及靜態的運用及為每循環二行程、每循環四行程及旋轉式 類型。然而’應了解本發明可適用於任何適當形式之燃燒 如於銷爐中、渴輪及加熱爐火。利用本發明的方法及組合 物不限於僅用於引擎，但於引擎運用中具有特別益處。 本發明至少部分基於本發明人的發現斷定燃燒觸媒或燃 燒促進劑當與燃料混合可能於極低濃度有效。彼等濃度可 為低至240,000,000,000份有1份（即2400億燃料有1份）至低 至6,000,〇〇〇,〇〇〇,〇〇〇份有！份（即6兆燃料有1份）或甚至更 低之乾圍内。 燒觸媒或促進劑可包含對熟悉本技藝者已知之任何觸媒 或促進劑。觸媒或促進劑可包含以下表{族群中一或多員： -11- 1278511

⑹

表I 氧化釕（IV) 氯化釕（III)

氯化釕（III)三水合物 溴化釕（III)，及其水合物 五氯釕（III)水銨，（NH4)2RuC15H20 氧化釕（VI)鉀 氧化铑（III) 氯化铑（III)，及其水合物 硝酸铑（III)，及其水合物 氯化銥（III) 氧化銥（III) 氧化銀（IV)

六氯銥（IV)氫，及其水合物 六氯銥（IV)銨，及其水合物 四氧化娥 氯化鐵（III) 鉑黑 氧化鉑（IV)，及其水合物 氯化鉑（II) 氯化鉑（IV) 聚氯乙烯 六氯鉑（IV)酸氫水合物 六 hydroxo链（IV)氫 -12· 1278511

⑺ 氯化四胺鉑（II)單水合物 二 nitrito二胺鉑（II) dihydrogen sulphatodinitrito 鉑（II) 四胺鉑（II)二硝酸鹽 氯化鈀（11) 氧化鈀（II)

硝酸鈀（II)二水合物 六氯鈀（IV)銨 四胺鈀（II)硝酸鹽 四氰鈀（II)鉀三水合物 過銶酸卸 氯化鍊（III) 肆（乙醯丙酮）銖（III) 順-二氣（2,2f-聯吡啶）鉑（II)，PtCl2(C1GH8N2) 二氯（1，5-環辛二烯）鉑（II)，PtC12(C8H12) 2-經 ethyanethiolato(2,2’，2"-terpyridine)舶（II)石肖酸鹽

[Pt(C2H5〇S)(C15H11N3)]N〇3 三羰氯銥（I)，[IrCl(CO)3]n 氣（1，5-環辛二烯）銥（I)二聚物[IrCl(C8H12)]2 反-二氣雙（乙二胺），氯化銥（III)，反-[IrCl2(C2H8N2)2]Cl 辛酸铑（II)二聚物，Rh2[02C(CH2)6CH3]4 乙醯丙酮（1，5-環辛二烯），铑（I)，Rh(C8H12)(C5H702) 乙酿丙 _(norbornadiene)，錢（I)，Rh(C7H8)(C5H7〇2) 肆（三苯膦）氫，铑（I)，RhH(PPh3)4 -13- 1278511

⑻ 二乙酸雙（三苯膦），鈀（II)(CH3C02)2Pd(PPli3)2 雙（二亞苯甲基丙酮），鈀（0)Pd(C17H140)2 二氯[1，2-雙（二苯膦）乙烷]鈀（II)PdCl2(Ph2PCH2CH2PPh2) 三氟乙酸鈀（II)Pd(CF3C02)2 乙酸氫（Acetatohydrido)參（三苯膦）釕（II)RuH(OCOCH3) (PPh3)3

雙苯二氯二-.mu.氯二釕（II)[RuC12(C6H6)2]2 參（2,2’-聯吡啶）釕（0)( C10H8N2)3Ru 羰二氫參（三苯膦）釕（II)RuH2(CO)(PPh3)3 雙（環戊二烯基）釕（II)「Ruthenocene」（C5H5)2Ru 二氫肆（三苯膦）釕（II)RuH2(PPh3)4 六氣乙酿丙嗣酸釘（III)Ru(CF3COCHCOCF3)3 硝酸銨 二氯乙二胺鉑（II)[Pt(C2H8N2)Cl2] 雙（乙醯丙酮）鉑（II)[Pt(C5H702)2] 二氯雙（三苯膦）鉑（II)[PtCl2(PPh3)2]

肆（三苯膦）始（0)[Pt(PPh3)4] 雙（乙醯丙酮）鈀（II)[Pd(C5H702)2] 二氯（環辛-1，5-二烯）鈀（II)[Pd(C8H12)Cl2] 氯（7Γ -烯丙基）鈀（II)二聚物[Pd(;r -C3H5)C1]2 醋酸鈀（II)三聚物[Pd(CH3C02)2]3 參（乙醯丙酮）釕（III)[Ru(C5H702)3] 氫羰參（三苯膦）釕（I)[Ru(H)(CO)(PPh3)3] 乙醯丙酮二羰釕（I)[Ru(C0)2(C5H702)] -14- 1278511

(9) 參（乙醯丙酮）铑（III)[Rh(C5H702)3] 溴參（三苯膦）铑（I)[RhBr(PPh3)3] 醋酸铑（II)二聚物[Rh2(C02CH3)4] 參（乙醯丙酮）銥（III)[Ii:(C5H702)3] 十二幾三锇（0)0S3(C0)12 較佳的族群為於以下表2中提出者： 表2

鈀（II)氯化物以及溴化物、碘化物 '硝酸鹽水合物、氧化物 、硫酸鹽水合物及氫氧化物 參（二亞苯曱基丙酮）二鈀（0) 二氯（1，1-雙二苯膦）二茂鐵鈀（II) 氯化烯丙基鈀（II)二聚物 反-二氯雙（丙烯腈）鈀（Π) 反-二氯雙（苯曱腈）鈀（Π) 反-二氯雙（三苯膦）鈀（Π)

反- acetato(三苯膦(II) 二氯（norbornadiene)la (II) 2,4-戊二酸鈀（II) 始 氯化鉑（II)* 氯化鉑（IV)* *以及溴化物、碘化物及硫化物鹽類 氧化鉑（IV)水合物（Adamsi觸媒） -15- 1278511 (10) 2.4- 戊二酸鉑（II) 二溴（1，5-環辛二烯）鉑（II) 二碘（1，5-環辛二烯）鉑（II) 二苯基（1，5-環辛二烯）鉑（II) 二氯雙（丙烯腈）鉑（Π) 二氯雙（苯甲腈）鉑（Π) 二氯（norbornadiene)始（II) 六氯鉑（IV)二氫 铑 氯化铑（III)水合物 碘化铑（III) *也可購得為氧化物、硫酸鹽及溴化物鹽類。 2.4- 戊二酸铑（III) 二羰2,4-戊二酸铑（I) 氯參（三苯膦）铑（I) 溴羰雙（三苯膦）铑（I) 氯羰雙（三苯膦）铑（I) 氯（norbornanediene)姥（I)二聚物 雙（1,5-環辛二烯）铑（I)四氟硼酸鹽 釕 氯化釕（III)水合物 *也可購得為氧化物、溴化物、蛾化物及胺鹽。 二氣參（三苯膦）釕（II) 二氯三羰釕（II)二聚物 -16- 1278511 ου 2.4- 戊二酸釕（III) 二氯（1，5-環辛二烯）釕（III)寡聚體 二羰雙（三苯膦）釕（II) 十二羰三釕（0) 亞硝醯硝酸釕 銥 氯化銥（IV)水合物 溴化物、硫 *也可購得為氯化銥（III)、氧化物、氫氧化物 酸鹽及埃化物鹽類。 2.4- 戊二酸銥（III) 2.4- 戊二酸二羰銥（I) 氯羰雙（三苯膦）銥（I) 氫羰參（三苯膦）銥（I) 雙（1，5-環辛二烯）銥（I)四氟硼酸鹽 锇 氧化锇（VIII) 將另外的觸媒或促進劑於表3中提出： 表3 鑭 praeseodymium 鈥 鉅 釤 -17- 1278511

(12) 銪 釓 铽 鏑 鈥 铒 m 镱 錙 觸媒或促進劑可為氟化物、氯化物、溴化物、硫酸鹽、 硝酸鹽及水合物的形式於可溶性形式。觸媒或促進劑可由 表4中所列選出。 表4 鈷 鎳 錳 鐵 銅 鉬 釩 鍅 鈹 鉻 鋁 18- (13) 1278511

鉦 鎘 錫 铯 鉀 鈉 鈕 鈦 碳 鋰 牵交佳的是，表4的元素以氟化物、氯化物、溴化物、硫酸 鹽、硝酸鹽及水合物存在。 較佳使用列出觸媒或促進劑的有機金屬錯合物。也可將 其他於室溫溶於溶劑中的電解質有益地運用。 於某些情況中，可能使燃燒觸媒或促進劑的稀釋低於燃 料的6兆有1份。吾人估計利益可能可於低至燃料的8兆或工〇 兆甚至12兆有1的濃度得到。 燃燒觸媒可包括貴金屬，特別是銀、金、鉑，但也可為 銅、汞、鋁、纪、錢、銀及assnium。 當使用本發明方法時，觸媒可源自鉑族化合物。觸媒本 質可為有機物。適當的鉑族化合物可為六氯鉑酸（IV)鉀或 六氣鉑酸（IV)氫❶或者，燃燒觸媒或促進劑可為聚氯乙烯 (PVC」，polyvinyl chl〇ride)及/或硝酸敍。 於此專利說明書中，「燃燒觸媒」或「觸媒」或「燃燒促 -19- (14) 1278511

進hJ」或「促進劑#甘* 皇促進主… 括用來加至燃料的物質， 的燃燒而完成至少部分，-或多種完全或 燒：存==、最小化或降低形成沉積物及廢氣散發、 體摔作1率 改善燃料燃燒系統如内燃引擎的整 呆作效率。雖然「觸媒」包括改善及增 過程中'受損耗的物質形式之真正觸媒，不限：丄且 =1::明書中也包括促進燃燒但同時受損耗的物質。 種化合物類別。劑，應了解延伸至兩 的參照為對可溶性化合物的參^ ^燒觸媒或促進劑 内燃引擎包括將燃料以火花《縮點燃的引擎，包括作 不限於奥圖_。）？丨擎或汽油引擎、柴油或油引擎、氣體 肩輪、層式進氣及溫克爾（Wankel)及其他旋轉型引擎 射引擎等。 、 、，本發明可使用的燃料包括烴燃料如瓦斯或汽油、柴油燃 料、汽油加乙醇及生化燃料。也可使用其他燃料如甲烷、 丙烷、丁烷、祭餘油、火油及航空氣體配合引擎設計及可 利用性。蒸餾液燃料為已熟知且通常含有普通液體燃料如 少工類石油瘵餾液燃料（如馬達汽油及柴油燃料）之主要部分 。如此之燃料也可含有材料如醇類、醚類、有機硝酸鹽化 合物及其類似物（如曱醇、乙醇、二乙醚、曱基醚及硝甲院） 。衍生自蔬菜或礦物來源如玉米、紫花苜蓿、頁岩及煤的 液體燃料也於本發明的範圍内。一些適合的燃料混合物之 貫例包括汽油及乙醇、柴油燃料及醚、及汽油及硝曱烷之 -20- 1278511 、且口特別佳的燃料為柴油燃料及汽油。此措詞也可包 括固體或氣體燃料、重油燃料或其他重油。 百先可將觸媒或促進劑與適當載體結合，其可為溶劑如 水或有機物或其他適當溶劑。此第一組合形成開始預混物 一而後可將承載介質及觸媒加至進一步稀釋化合物以形成 第二個預混物。於此項的適當稀釋化合物為異丙醇，其可 同時與水及汽油、柴油或其他烴燃料混合。或者或此外， 可使用ΜΤΒΕ、曱醇、乙醇、乙二醇、醚或單乙稀或其他類 型之親水/親油產品。 、^後進一步將第二個預混物以另外適當的載體稀釋而形 成第三個預混物或觸媒精華。另外的載體可為與於第二個 預混物步驟中相同或可為最終燃料或甚至任何適當材料其 幫助第二個預混物混合或分散至最終燃料成分中。於此濃 度觸媒精華為易於運輸且可方便且經濟地提出及運送至最 終消費者。

可將觸媒精華進一步稀釋。稀釋的適當因子可為，例如 ，1〇〇〇倍。稀釋材料可為與於第三個預混步驟中使用之相 同介質或其可為最終燃料。此稀釋形成最終預混組合物或 基本混合物，而後可將其加至燃燒的最終燃料。 於下提出之實例為僅做說明用，不應視為限制本發明觀 念的範圍。重點是完全及平均的分散發生於各稀釋階段。 利用電動攪拌工具為較佳混合方式。 根據上述發明觸媒加入方法之一實例為如下： -21- 1278511

步驟1 _ 將4重量％至1〇重量％可溶性觸媒溶於96_90%水（較佳為 純水）中。也可使用過氧化氫。或者可將觸媒與醇混合，較 佳為簡單鏈醇。醇可為輕質醇。雖然將範圍設定為4重量％ 至10重量％，觸媒的濃度可為更高或，甚至更低，其限制 條件為將觸媒均勻地溶解或分佈於混合溶液或溶液中。一 個最終目標為產生較均勻分佈之觸媒於最終燃料混合物中。 步驟2 將1克步驟1的組合物加至19克異丙醇，及/或mtB E。於 另一方法中，可使用水於步驟2中。也可能使用燃料作為此 步驟中的稀釋劑。 步驟3 將步驟2的組合混合物（即20克）加至980克之適當稀釋液 體。稀釋液體可為最終燃料成分或者其可為會分散或溶解 於最終燃料成分中的物質。異丙醇及％丁3£為此適當物質之 實例。也可使用水。 步驟4 而後可將步驟3的產物於一或多種使用於步驟3中的化合 物中進一步稀釋i 000倍或於最終可燃燒的燃料成分的體積 中。此稀釋形成基礎觸媒混合物。稀釋倍數1〇〇〇倍可以改 變，若希望於最終產物中產生較佳觸媒濃度。若於步驟4 中使用水，較佳加1份產生的物質至2〇份異丙醇及/.mtbe ，而後可於步驟5中加至燃料。若於步驟钟使用水作為混 合液體或溶劑且燃料為柴油，可直接將步驟4的產物以5〇 -22- 1278511

(17) ppm或以下之比例加至柴油燃料中。於寒冷氣候中以較高 比例可能遇到一些困難。 步驟5 可將步驟4的基礎觸媒混合物以每百萬燃料有1〇份至8〇 份之間的重量比例加至燃料，以提供最終重量濃度於範圍 約每240,000,000,000(2400億）份燃料有1份觸媒至約 6,000,000,000,000(6兆）份燃料有1份觸媒。對熟悉本技藏 者知道可做適當的修改而得到小於每1億份燃料有1份觸媒 或促進劑及大於或等於6兆（6,000,000,000,000)份燃料有1 份觸媒之理想濃度。 當使用完全互溶的親水及親油有機化合物，如異丙醇， 與燃料的混合較為直接。然而其他成分可能需要相當的機 械混合或攪拌來有效地分散或溶解。特別是當使用顯著量 之水的情況。 若一開始將燃料觸媒溶解於水中而後以水延伸丨〇比i或 1000比1的因子，之後才加入親水/親油化合物，本發明人 已發現難以完全分散觸媒遍佈燃料，可能需要不停的或加 強的混合或攪拌來達到滿意的結果。應注意發明的範圍延 伸至觸媒或促進劑的組合物。觸媒或促進劑的總組合物可 能仍落於較佳範圍内。或者，個別添加劑可為較佳範圍内 同時與其他添加劑組合。 實例2 步驟1 將8重量份觸媒溶於92份水或其他溶劑中。 -23· 1278511

步驟2 將1份步驟1的混合物加至1〇〇〇至2〇〇〇重量份之親水八親 油有機化合物如異丙醇。此形成與燃料完全互溶之混人物 。另一混合液體為MTBE及/或水或甚至為最終燃料\ : 混物可稱為精華預混物。 步驟3 可將精華預混物以燃料或與燃料完全相容的材料稀釋 1000倍而形成稱為基礎預混物之預混物。於此階段，觸媒 可以1200萬有1至1億有1之濃度存在。可相容物質可為，例 如，異丙醇、MTBE及水其中之一或多種。 而後可將基礎預混物以每百萬有1〇至5〇份之比例加至燃 料中。 … 步驟4 田加至最終燃料體積，可將基礎預混物以2〇,〇⑼至 1〇〇,〇〇〇倍之因子延伸。選擇稀釋因子來產生較佳結果其 中觸媒存在於燃燒的燃料中為24〇〇億有1至約1·2兆有1之 間。可選擇適當的稀釋因子以提供低達6兆份燃料有丨份之 濃度。然而，應了解範圍可為小於每1億份燃料有1份觸媒 及低達6兆份燃料有1份觸媒。 本發明人已意外地證實觸媒（包括燃燒促進劑）於可能難 以偵測之極低濃度可能有效。 可將方法之步驟即時分開。此外可將個別步驟分解成熟 悉本技藝者將了解提供相同結果之多個子步驟。 無意尋求限制本發明於任何操作理論，本發明人推測觸 -24- 1278511 媒之；1濃度造成燃料中的分子得以理想地位於彼此接觸 二氧…合。亦即’觸媒分子的數目比起燃料分子的數目 非#小，此使得碰到個別觸媒分子之燃料分子有最大數目。 觸媒於南辰度常形成錯合物。理論上任何使用的觸 媒於鬲濃度具有高功效，因為觸媒的錯合物佔據比等數目 獨立觸媒分子較小空間。隨觸媒稀釋，錯合物位置變成更 遂距離，於其間有更多燃料，故觸媒存在的效果減小。理 娜上隨觸媒進一步稀釋，錯合物開始減小其大小，造成各 7合物中存在較少分子。此可能使得更多燃料分子碰到更 多觸媒分子且因此觸媒的功效開始增加。當稀釋得到僅有 獨立觸媒分子存在（即無觸媒之錯合物），於此階段，觸媒 再度呈現有效的燃燒促進能力時，此效應的極限可能達到 。超過此點後的任何進一步稀釋將造成分散獨立的觸媒分 子更退且遠離於其間的大量燃料分子。因此快速降低功效 最後將發生。由起始觀察看，明顯本發明的最大功效可能 發生於範圍2400億有i至約12兆有〗之間。然而，應注意提 供燃燒促進功效於本發明提供之觸媒存在極低範圍内，且 可低達6兆份燃料有1份觸媒或更低。 作為本發明理論基礎之進一步可能部分，應注意亞佛加 厥數為6·02χ 1〇23，其為含於任何物質i莫耳中的原子數。 所以即使於1兆有1的稀釋，對每6〇2χ 1〇23個燃料分子應有 大約6·02χ 1011觸媒分子。所以即使於極低濃度，每升燃料 仍含有幾十億觸媒分子。結果，使用觸媒將提供觸媒反鐘 形曲線性旎，其於較高濃度提供功效而後隨觸媒濃度降低 -25- 1278511 (20) 而降低，之後隨觸媒濃度持續降低產生幾乎反常地提高功 效。此功效隨減少觸媒存在增加直到其最終開始快速地消 失。此可能發生於過度稀釋得到6兆份燃料有1份觸媒時。 然而，如上所註明，本發明人不希望受任何理論侷限，提 出上述僅作為推測之解釋。 實例3 步驟1 將8重里伤觸媒（聚乳乙烯或六氯始酸（iv)卸、六氣舶酸 (IV)氫或硝酸銨或任何不干擾其他存在於燃燒或排氣系統 中的觸媒之重金屬鹽觸媒）溶於92重量份水中。 步驟2 將1份步驟1的混合物加至1〇〇〇至2〇〇〇重量份之親水/親 油有機化合物（如異丙醇或ΜΤΒΕμχ形成與燃料互溶之混 合物，可將其可稱為「精華」預混物。 步驟3 可將1份步驟2中的精華預混物加至1〇〇〇份最終燃料類型 以形成可稱為「基礎預混物」之最終預混物。 步驟4 將基礎預混物以大約每百萬有5G份之比例加至待燃燒的 燃料中。此提供最終可燃混合物其較佳具有觸媒或促進劑 以2400¼有1至^2兆有〗之範圍内存在。可選擇適當的稀釋 因子以提供於2億有丨至6兆份燃料有丨份或更低之範圍。可 將基礎預混物稀釋以使其當加至燃料更精確及更易於測量。 可使用其他重金屬觸媒於實例3的方法中。當將重金屬的 -26- 1278511

(21) 鹽形式補充時，得到特別有效，尤其是氯化物。 利用此方法，本發明人意外地發現通常不為人知作為觸 媒或燃燒促進劑的PVC可能可如此作用。 車父佳的是，觸媒存在於基礎預混物大約為混合物之每 1200萬有1至每1億有丨。可將基礎預混物輕易地測量及如所 需以每百萬有1〇至50份之比例加入燃料，以提供較佳濃度 。於加入最終燃料混合物前，藉由進一步稀釋基礎預混物 20倍可將此步驟的精確度增加。 "本發明可提供一項優點於開始可將小量觸媒溶解於氫/ 氧化合物如水或過氧化氫或於有機溶劑中。 此方法也提供一程序來製造與燃料互溶的混合物，利用 少量親水/親油有機化合物及而後延伸該混合物於欲使用 的燃料中或與最終燃料成分立即可混合的物質。 於利用本發明方法至其最大優點中，其可能需要調整控 制空氣及燃料混合物於燃燒引擎中比例之設定。一個優點 可此由降低燃料對空氣比例產生，因為將燃料更完全及有 效地燃燒而每體積提供更高能量獲得。此可能提供更大經 濟並且降低產生於燃燒引擎中的廢氣。 田以固體燃料使用本發明方法時，於燃燒前可將觸媒混 :物噴/麗至固體燃料上。可將觸媒如同與液體混合般相同 辰度之重里基礎加人。或者，可將觸媒混合物經由提供氧 於引擎中燃燒用的氣流導入。可將觸媒及溶劑的混合物製 備亚以預定晉:發x 产 里$履入軋奴以產生適當的低觸媒/燃料混合 物。於-些渦輪中，特別是用來產生電的，將蒸氣導入以 -27- 1278511

(22) 冷卻燃燒室。經由蒸氣可將觸媒導入於此等運用中。可將 觸媒直接加至蒸氣或，較佳的是，首先與水、異丙醇、MTBE 或其他適當產品結合。施用的速率隨蒸氣及燃料量變化， 但是由熟悉本技藝者可輕易地計算以提供較佳範圍内的觸 媒及燃料的最終混合物。 在一個具體實施例中，藉由以極低量加入觸媒至潤滑引 擎油中，以致藉由以引擎油潤滑汽缸將觸媒供應至燃燒室 ，可將本發明實行。於此例中，可以較高濃度於潤化劑中 使用觸媒，因為燃燒循環之間殘留於汽缸活塞筒上的油量 微小。引擎由中觸媒的濃度較佳可為每百萬有丨的範圍内。 由本發明提供的優點包括經濟及增加的效率。燃料將更 有效及完全地燃燒而提供增加的能量收益。需要較低刺激 率來起始燃燒及得到更加平均的燃燒遍及空氣燃料混合物 。此造成危險損害引擎及產生N〇x之熱點的避免。更完全燃 燒可能造成碳的燃燒，因而避免汽缸中沉澱物的累積。 燃燒觸媒加入至燃料中可能降低因為不完全燃燒沉積物 形成之廢氣及煙霧。 雖然已將說明基於重量關聯至比例，明顯地可以將比例 取決於體積基準或重量對體積基準。 遍佈本說明書，目標為說明本發明的較佳具體實施例而 不限制本發明於任何一個具體實施例或特定特徵之集合。 所以熟悉本技藝者將了解’鑒於本揭示，可做許多修飾及 改變於特定舉例之具體貫施例而不離本發明之範圍。所有 如此之修飾及改變皆欲包括於隨附專利申請範圍内。 -28-

Claims (1)

1. D 7 If 33087號專利申請案 月） 請專利範圍替換本(95年l〇

   拾、申請專利範圍 1 · 一種增進燃料燃燒之方法，該方法包含以小於每5億份 燃料有1重里份燃燒觸媒或促進劑之濃度將一或多種燃 燒觸媒或促進劑添加至燃料中之步驟。 2.根據申請專利範圍第1項之方法，進一步包含溶解及分 散一或多種燃燒觸媒或促進劑之步驟。 3 ·根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中以小於每ό億 伤燃料有1重里份燃燒觸媒或促進劑之濃度將一或多種 燃燒觸媒或促進劑各自添加至燃料中。 4·根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中以小於每1〇 億份燃料有1重量份燃燒觸媒或促進劑之濃度將一或多 種燃燒觸媒或促進劑各自添加至燃料中。 ^ 5 ·根據申请專利範圍第1或2項之方法，其中以小於每 1000億份燃料有1重量份燃燒觸媒或促進劑之濃度將一 或多種燃燒觸媒或促進劑各自添加至燃料中。' 6.根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中將一或多種 燃燒觸媒或促進劑各自添加至燃料中為約每億份 燃料有1重量份燃燒觸媒至約每6兆份燃料有丨重量份燃 燒觸媒之範圍。 根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中將_或多種 燃燒觸媒或促進劑各自添加至燃料中為約每_份 燃料有i重量份燃燒觸媒至約每12兆份 燃燒觸媒之範圍。 8. 根據申請專利範圍第1或2項之太、、表 甘丄 只之万法，其中一或多種燃 81850-951013.doc

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   燒觸媒或促進劑為至少一種氧化釕(IV)，氣化釕⑽， 虱化釕（III)三水合物，溴化釕（111)，及其水合物，五氣 釕（III)水銨（NH4)2RuC15.H2〇，氧化釕（νι)鉀氧化鍺 (ΠΙ)，氯化鍺（1„)，及其水合物，硝酸铑（111)，及其水 合物，氯化銥（III)，氧化銥（111)，氧化銥（IV)，六氯銥 (IV)氫，及其水合物，六氣銥（IV)銨，及其水合物，四 氧化鐵，氣化鐵（III)，鉑黑，氧化鉑（IV)，及其水合物 ，氣化鉑（II)，氯化鉑（IV)，聚氯乙烯，六氯鉑（IV)酸 氫水合物，六羥鉑（IV)氫，氯化四胺鉑（π)單水合物， 一亞硝酸基一胺姑（II)，二氫硫酸根絡二亞確酸基鉑 (II)，四胺始（II)二硝酸鹽，氯化鈀（11)，氧化鈀（11)， 硝酸lG(II)一水合物’六氣把（IV)錢，四胺纪（Η)确酸鹽 ，四氰鈀（II)鉀三水合物，過鍊酸鉀，氯化銖（ΙΠ)，三 (乙醯丙酮）銖（III)，順-二氯（2,2丨_聯吡啶）鉑（11)， PtCl2(C10H8N2) ’ 二氣（1，5·環辛二婦）翻（II)， PtC12(C8H12)，2_羥 ethanethiolato(2,2，，2，，_s 峨咬）始（II)

   硝酸鹽[Pti^HsOSXCuHnN^NC^，三羰氣銀⑴， [IrCl(CO)3]n，氯（1，5-環辛二烯）銥⑴二聚物 [IrCl(C8H12)]2，反-二氯雙（乙二胺）氯化銀，反-[IrCl2(C2H8N2)2]Cl ，辛酸姥（Π)二聚物 Rh2[02C(CH2)6CH3]4，乙醯丙酮（1，5-環辛二婦）姥（I)， Rh(C8H12)(C5H702)，乙醯丙酮（降冰片二稀），姥⑴， Rh(C7H8)(C5H702)，肆（三苯膦）氫，铑（I)，RhH(PPh3)4 ，二乙酸雙（三苯膦），鈀（II)(CH3C02)2Pd(PPh3)2，雙（ -2- 81850-951013.doc

   1278511 二亞苯甲基丙酮），鈀（〇)Pd(C17H140)2，二氯[1，2-雙（二 苯膦）乙烷]鈀（II)PdCl2(Ph2PCH2CH2PPh2)，三氟乙酸鈀 (II)Pd(CF3C〇2)2，乙酸氫（Acetatohydrido)參（三苯膦）釕 (II)RuH(OCOCH3) (PPh3)3，雙苯二氯二-.mu·氯二釕 (II) [RuC12(C6H6)2]2 ，參（2,2、聯吡啶）釕（〇)( C10H8N2)3Ru，羰二氫參（三苯膦）釕（II)RuH2(CO)(PPh3)3 ，雙（環戊二烯基）釕（II)"Ruthenocene”（C5H5)2Ru，二氫 肆（三苯膦）釕（II)RuH2(PPh3)4，六氟乙醯丙酮酸釕 (III) Ru(CF3COCHCOCF3)3,硝酸敍，二氯乙二胺鉑（II) [Pt(C2H8N2)Cl2]，雙（乙醯丙酮）鉑（II) [pt(C5H702)2]， 二氯雙（三苯膦）麵（II) [PtCl2(PPh3)2]，肆（三苯膦）鉑（0) [Pt(PPh3)4]，雙（乙醯丙酮）鈀（II) [Pd(C5H702)2]，二氯（ 環辛-1,5-二烯）鈀（II) [Pd(C8H12)Cl2]，氯（7Γ-烯丙基）鈀 (II) 二聚物[Pd( 7Γ -C3H5)C1]2，醋酸鈀（π)三聚物 [Pd(CH3C02)2]3，參（乙醯丙酮）釕（ni) [Ru(c5H702)3]， 氫羰參（三苯膦）釕（I)[Ru(H)(CO)(PPh3)3]，乙醯丙酮二 羰釕（I)[Ru(C0)2(C5H702)]，參（乙醯丙酮）铑 (III) [Rh(C5H702)3]，溴參（三苯膦）姥⑴[RhBr(pph3)3] ，醋酸錢（II)二聚物[Rh2(C02CH3)4]，參（乙醯丙酮）銥 (III) [Ir(C5H702)3]，十二羰三鐵（〇)〇S3(c〇)i2。 9.根據申請專利範圍第1或2項之方法，其中一或多種燃 燒觸媒或促進劑為至少一種鈀（11)氯化物以及其溴化物 、碘化物、硝酸鹽水合物、氧化物、硫酸鹽水合物及 氫氧化物，參（二亞苯甲基丙酮）二鈀（〇)，二氣（匕卜雙 81850-951013.doc

   1278511 二苯膦）二茂鐵鈀（Η)，氯化烯丙基鈀（II)二聚物，反-二 氣雙（丙烯腈）鈀（II)，反·二氯雙（苯甲腈）鈀（11)，反·二 氣雙（三苯膦）鈀（π)，反-乙酸根（三苯膦）鈀（π)，二氯（ 降冰片二烯）鈀（II)，2,4_戊二酸鈀（π)，氣化鉑（π)，以 及其溴化物、碘化物及硫化物鹽類，氧化鉑（π)，以及 其溴化物、埃化物及硫化物鹽類，氧化鉑（IV)水合物 (Adamsi觸媒），2,4-戊二酸鉑（π),二溴（丨，5環辛二烯） 鉑（II)，二硤（1，5·環辛二烯）鉑（η)，二苯基（丨，％環辛二 烯）翻（II)，二氣雙（丙烯腈）鉑（11),二氯雙（苯甲腈）鉑 (II) ’二氣（降冰片二烯）鉑（II)，六氣鉑（IV)二氫，碘化 铑（III)，以及其溴化物、碘化物及硫化物鹽類，2,4•戊 一酸铑（III)，二羰2,4·戊二酸铑（I)，氯參（三苯膦）鍺⑴ ，溴羰雙（三苯膦）铑（I)，氯羰雙（三苯膦）鍺（1)，氯（降 冰片二烯）鍺⑴二聚物，雙（1，5_環辛二婦）鍺⑴四氟硼 酸鹽，氣化釕（III)水合物，以及其氧化物、溴化物、碘 化物及胺鹽，二氣參（三苯膦）釕（11)，二氣三羰釕（π)二 聚物，2,4-戊二酸釕（ΙΠ)，二氣（1>環辛二烯）舒（ιπ)募 聚體，二羰雙（三苯膦）釕（11)，十二羰三釕（〇)，亞硝醯 硝酸釕，氣化銥（IV)水合物，以及其氯化銥（111)、氧化 物、氳氧化物、溴化物、硫酸鹽及碘化物鹽類，2,4-戊 二酸銥（III)，2,4_戊二酸二羰銥（1)，氯羰雙（三苯膦）銥 ⑴，氫幾參（三苯膦）銥⑴，雙環辛二烯）銥⑴四氟 硼酸鹽，氧化锇（VIII)。 1〇_根據申請專利範圍第丨或2項之方法，其中一或多種燃 -4- 81850-951013.doc 1278511

   二=:進:二:少-種下列金屬之氟化物、氯化 酸鹽及可溶形式之水合物： ，链，鏡及錦。 ，销’亂，铽’鏑，鈥，辑 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 根據申請專利範 燒觸媒或促進劑二之方法，其中-或多種燃 物、硫酸鹽、=二：下列元素之氣化物、漠化 錳，鐵，銅，鉬4 〜形式之水合物：鈷，鎳’ ，鉋，卸納二’錯1,鉻，銘，鉉，鑛，錫 ^ 組，鈦，碳及鋰。 根據申請專利範圍第項之 燒觸媒或促進劑為至少—種申法，:、中一或夕種燃 紅TS l m甲δ月專利範圍第8至11項中 任一項之燃燒觸媒或促進劑。 根據申請專利範圍第2 媒❹、… 法，其中一或多種燃燒觸 促進蜊包含有-種貴元素或其化合物。 根據申請專利範圍第i 内燃引擎中。 、之方去’其中燃燒發生於 其中燃燒發生於 其中燃燒發生於 其中藉由提供濃 根據申請專利範圍第1或2項之方法 鍋爐、熔爐或其他用於提供熱之設備 根據申請專利範圍第1或2項之方法 噴射引擎或其他渦輪中。 根據申請專利範圍第1或2項之方法 度於每5億份有1份至畚6北於士， ’、·、"〜 主母6兆伤有1份（w/w)之速度噴灑 至燃料上，將一或多種燃燒觸媒或促進劑加至固體燃 料。 81850-951013.doc 1278511

   18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 根據申請專利範圍第1或2馆 _ — _弟Q 2項之方法，其中藉由合併觸 、：軋將_或多種燃燒觸媒或促進劑加至渦輪中。 據申請專利範圍第1或2項之方法，其中將一或多種 燃燒觸媒或促進劑加至氣體燃料中。 =請專利範圍第1或2項之方法，其中燃燒發生於 a ，並將空氣對燃料的比例於燃燒混合物中增加 ，虽與無燃燒觸媒或促進劑的引擎操作比較。 2申請專利範圍第2項之方法，其中一或多種燃燒觸 、，促進劑為六氣翻酸（IV)卸及六氣翻酸 多種。 、/ V* 4 :據申請專利範圍第142項之方法，其中一或多㈣ k觸媒或促進劑包括聚氣乙烯及硝酸銨立中之一。 一種增進燃料職之方法，財法包含步驟有： 4形成·混合物，其係藉 ⑴混合-或多龍燒㈣或促進劑與水或其他溶 劑以形成第一個預混物； (ii)混合第一個預混物與親水/親油有機化合物而 形成第二個預混物； (ni)混合第二個預混物與燃料或與燃料 質而形成該混合物；及 丨 b)混合該混合物與液體燃#，以提供小於每5億份燃 81850-951013.doc

   1278511 料有1重量份燃燒觸煤或促進劑之濃度。 25. 根據申請專利範圍第24項之方法，^中一或多種燃燒 觸媒或促進劑於最終混合物中的存在濃度為小於每5億 份燃料有1份觸媒或促進劑及大於或等於每6兆份燃料 有1份觸媒或促進劑。 26. —種改良燃料燃燒之方法，該方法包含步驟有： Μ形成混合物，其係藉 ⑴混合一或多種燃燒觸媒或促進劑與水或其他溶 劑以形成第一個預混物； (11)混合第一個預混物與親水/親油有機化合物而 形成第二個預混物； (Π1)混合第二個預混物與燃料或與燃料相容的介 質而形成該混合物；及 (b)混合該混合物與液體燃料，而提供於約每1〇〇〇倩 份燃料有丨重量份之至少—燃燒觸媒或促進劑至約每& 兆份燃料有1重量份燃燒觸媒或促進劑之間之濃度。 27.根據申請專利範圍第26項之方法，其中可將；多 步驟進一步分成分開的子步驟。 28.根據申請專利範圍第26項之方法，其中混合該混合物 與液體燃料以提供燃料於每1〇〇〇億份有丨份觸媒或促 劑及每12兆份有丨份觸媒或促進劑之間之濃度。 29·根據申請專利範圍第24至28項中任一 ^ , ™ ^ >7 /ί： 5 tb 利用電攪拌工具進行混合。 /、 见一種增進燃料於燃燒引擎中燃燒之方法，該方法包含 81850-951013.doc 1278511 步驟有加入燃燒觸媒或促進劑至燃燒引擎用的潤滑油 中，該觸媒以大約每百萬份油有丨份觸媒之量加以 重量或體積基準計算），使加入燃燒室中燃料之燃燒觸 媒或促進劑之濃度小於每5億份燃料有i重量份。 31. —種燃料及燃燒觸媒或促進劑之組合物，其中燃燒觸 媒或促進劑的存在濃度為小於每5億份燃料有丨份燃燒 觸媒或促進劑及大於或等於每6兆份燃料有丨份。 32·根據申請專利範圍第31項之燃料及燃燒觸媒或促進劑 ，組^物，其中燃燒觸媒或促進劑的存在濃度為小於 每5億份燃料有丨份燃燒觸媒及大於每3兆份燃料有工 份。 33. 根據申言青專利範圍第3 J項《燃料及燃燒觸女某或促進劑 =、、且口物’其中燃燒觸媒或促進劑的存在濃度為小於 每1〇億份燃料有1份燃燒觸媒及大於每3兆份燃料有1 份。 34. 根^請專利範圍第33項之燃料及燃燒觸媒或促進劑 之組^物，其中燃燒觸媒或促進劑的存在濃度為約每 1〇00億份燃料有1份燃燒觸媒至每6兆份燃料有1份燃燒 觸媒或促進劑之間。 35·根據申明專利範圍第26項之方法，其中其他溶劑為異 丙醇甲醇、乙醇及MTBE、曱基乙基酮、甲基異丁酮 及甲醇之一或多種。 36·根據申請專利範圍第”項之方法，其中親水/親油有機 化口物為異丙醇、甲醇、乙醇及MTBE、甲基乙基，、 81850-951013.doc

   1278511 甲基異丁酮及甲醇之一或多種。 37.根據申請專利範圍第36項之方法，其中與燃料相容之 介質為異丙醇、甲醇、乙醇及MTBE、甲基乙基酮、甲 基異丁酮及曱醇之一或多種。 81850-951013.doc