WO2003086619A1 - Oberflaechenreaktor - Google Patents

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WO2003086619A1
WO2003086619A1 PCT/DE2003/001247 DE0301247W WO03086619A1 WO 2003086619 A1 WO2003086619 A1 WO 2003086619A1 DE 0301247 W DE0301247 W DE 0301247W WO 03086619 A1 WO03086619 A1 WO 03086619A1
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Wolfgang Hornig
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Wolfgang Hornig
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    • F02M27/02—Apparatus for treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture, by catalysts, electric means, magnetism, rays, sound waves, or the like by catalysts
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49345—Catalytic device making

Definitions

  • the invention relates to a surface reactor for improving liquid or gaseous fuel, which consists at least partially of an alloy with at least 80% tin and the alloy forms an active material that reacts with the fuel.
  • Such reactors based on a tin alloy are known from German patent applications DE 196 19 454 AI and DE 198 29 174 AI.
  • the granules described bake together with the fuel as they flow through. This means that the surface required for a sufficient reaction is no longer available.
  • the structuring in the form of a cast sponge is known in order to avoid caking.
  • the sponge structure does not have the desired effect, since the process of sponge casting also does not guarantee the optimal effect of the surface.
  • the sponge body in the casting process is covered with the pyrolysis residues which arise when the plastic sponge is heated.
  • the fuel flows around a large surface, but it does not work because it is densely covered with plastic residues and pyrolytic coke.
  • the invention is based on the object of designing and arranging a surface reactor in such a way that, over the long term, a uniform and clog-proof pressure distribution in the reactor housing is ensured and the surface reactor can be adapted to any shape of reactor housing.
  • the surface reactor is formed from a filament-shaped body shaped as a band, chip, spiral or wire, the ratio of length to mean diameter of the body having a value between 10 and 10 8 , in particular 2 * 10 5 forms.
  • the surface reactor is therefore not formed from a thermal process including pyrolysis of plastic, but from a single, very long span of an active material with the main components tin and copper and the additional components silver and gold or platinum.
  • the active body thus consists only of an essentially uninterrupted body which can be shaped or reshaped in accordance with the reaction space.
  • the thread-like and tensioned ball does not bake into one another and thus prevents an unfavorable pressure distribution within the reaction space that occurs during use, which leads to clogging.
  • the copper-tin alloy reacts with the fuel and converts low-concentration unsaturated hydrocarbons into tin organics.
  • the tin organics can be ignited very easily during combustion and therefore act as ignition germs in the combustion chamber.
  • the exhaust gas flow thus optimally enriched with catalytic converters results in an improved reduction of the emission values by the exhaust gas catalytic converter.
  • the surface reactor according to the invention makes it possible to enrich a fuel or heating oil flow with tin organics over a period of more than 2000 operating hours in such a way that a long-term improvement in the combustion behavior is achieved by the action of the ignition seeds and the oxide catalysts formed therefrom.
  • the body is made of a carrier material coated at least with the alloy or is formed exclusively from the alloy. From a certain size of the body, a coated carrier material is advantageous since the surface to be coated can be enlarged depending on the material of the carrier material, ie the specific surface size per unit area can be set before coating.
  • a chip or thread made directly from the alloy is an optimal solution.
  • a cast cylinder is used as the starting material, which is machined in a lathe with a special chisel in an even machining process into a so-called endless chip until the Span length has reached the mass for an active body.
  • the carrier material or the body by a mechanical, cold or warm
  • Forming process in the band, spiral or wire form Mold with an average diameter of 1-30 mm, in particular 10 mm is formed.
  • the body is not produced in a relatively complex machining process, but instead is drawn like wire, for example.
  • the body is braided, woven, twisted or interwoven to enlarge the surface.
  • the specific surface area per unit volume of the reaction space is increased or adjusted. It is possible to first braid the body or drill like a rope and then stuff it into the reaction space like a ball.
  • the body designed as a band is at least partially rolled, punched and / or embossed for increasing the surface. This allows the specific surface area per unit area to be increased.
  • the alloy is applied to the carrier material surface in the form of a coating and that the carrier material is formed from metal, from organic and / or inorganic substances such as plastic or ceramic. This allows the mass of alloy and thus the service life of the body to be adjusted.
  • the carrier materials used do not react with the alloy material and ensure that there is no alloy sludge, which can lead to blockages or adverse pressure distributions.
  • the carrier material is electrically conductive.
  • the electrical conductivity simplifies the application of the alloy.
  • the electrical conductivity of plastics or ceramics can be applied by applying conductive lacquers such.
  • the alloy is applied to the carrier material by electrolysis, vapor deposition, cold spraying, spraying or dipping. Due to the possible variety of the carrier material, there are almost no limits to the coating process.
  • the body is inserted into fuel-carrying components such as tanks, hoses and / or filter housings.
  • fuel-carrying components such as tanks, hoses and / or filter housings.
  • the reaction spaces are designed as housings and can be freely stored in the fuel without an inlet and outlet with a permeable surface. It is important that the alloy does not come into contact with other metallic objects such as the wall of a fuel tank.
  • the reaction space In order to limit the complexity of the surface reactor according to the invention, it is advantageous for the reaction space to have an inlet tube and an outlet tube has and a filter is provided at least on the output side after the body immediately before the output pipe.
  • the filters in the form of metal mesh, perforated sheet or filter mats made of wire mesh or mesh serve for safety. If safety valves may be necessary, they will also be installed in the outlet.
  • the housing that forms the reaction space is screwed in an advantageous manner to change the body or the filter.
  • a spacer ring is provided in the reaction chamber in the flow direction immediately after the inlet pipe between the body and the reaction chamber. It is thereby achieved that the fuel flows into the reaction space distributed over the entire cross-sectional area of the reaction space.
  • the alloy contains, in addition to tin, at least one of the metals copper, silver, gold and platinum in a concentration of at most 10%. Due to its purely catalytic properties, platinum in particular forms a non-dissolving stable structure of the alloy coating.
  • composition of 90-98% tin, 2-5% copper, 0.05-2% silver, 0.01-5% gold is formed. Has gold surprisingly the effect of • a reaction accelerator.
  • the method which is advantageous for producing a body of a surface reactor as described above is characterized in that the surface of the material on the body is activated with a reducing substance such as sodium hydroxide solution, rinsed with an alcohol and then the surface is sealed.
  • a reducing substance such as sodium hydroxide solution
  • the activation sludge accumulated in the submersible soils is rinsed in alcohol and centrifuged through a fine-meshed cloth.
  • This alcohol serves as an additional filling for the reaction space. This bridges the starting activity of the internal combustion engine until the reaction of the chip, wire or sheet-coated body starts.
  • the liquid fuel additive is obtained as described for the reduction of the active material before it is introduced into the housing.
  • the fuel additive is added to the tank in relation to the tank content.
  • the object can also be achieved by a surface reactor composed of an alloy of the elements tin, copper, silver and gold in the composition 90-98% tin, 2-5% copper, 0.05-2% silver and 0.01-0. Dissolve 2% gold so that the material is cast in a mold and machined into an endless chip so that the chip material obtained is deformable. This is the case with a strip thickness of 0.1-0.5 mm.
  • the material consists of a deformable wire, which is also braided, woven or twisted to enlarge the surface.
  • the alloy is advantageous for the alloy to be applied in the form of a coating to a carrier material with the largest possible surface area made of inactive metal, plastic, ceramic.
  • the coating is carried out by electrolysis on metal, electrically conductive plastic, electrically conductive ceramic or by vapor deposition. Also the spraying of cold alloy with binder as an additive or molten alloy ' can be used as a coating process in addition to immersion in an immersion bath.
  • the material is advantageously in accordance with its housing in which it reacts with the fuel or is shaped or deformed in accordance with its material in the shape of a cylinder, sphere, hemisphere or hose and in this form into the fuel-carrying components, such as tanks, hoses, Filter is introduced.
  • the material is activated and sealed by alternately dipping in sodium hydroxide solution, alcohol and wax before being introduced into the housing.
  • a method for starting activation of surface reactors in which the activation sludge is filtered through a fine filter, neutralized in alcohol and introduced as a liquid filling in the reactor housing to the surface reactor.
  • a method for obtaining a liquid fuel additive is advantageous, in which the activation sludges described in the patent application are filtered in a fine filter and cleaned in alcohol and are used with the alcohol carrier as an additive for the fuel.
  • Figure 2 is a sectional view of an idealized body.
  • a surface reactor 1 is shown in section.
  • the surface reactor 1 is flowed through by fuel in the direction of the arrow.
  • the body 1.1 formed from a tin alloy is introduced into a reaction space 3.
  • the reaction chamber 3 has an inlet pipe 2 and an outlet pipe 4 for fuel. In the direction of flow, the body 1.1 is spaced from the inlet pipe 2 by a spacer ring 6. It is thereby achieved that the fuel flows into the reaction space 3 distributed over the entire cross-sectional area of the reaction space 3.
  • the copper-tin alloy reacts with the fuel and converts unsaturated hydrocarbons into tin organics in a low concentration.
  • the tin organics can be ignited very easily during combustion and therefore act as ignition germs in the combustion chamber.
  • a filter element 5 is provided after the body 1. 1 and in front of the outlet pipe 4 to ensure that no solids get into the injection pump.
  • the reaction space 3 is formed as a cylindrical housing.
  • the end face of the housing is double-walled in order to stably support the inlet pipe 2 and the outlet pipe 4 offset in the axial direction.
  • the cylinder of the housing 3 is also double-walled.
  • the housing 3 is screwed and sealed according to introduce to the body 1.1.
  • the body 1.1 is designed as an intertwined and intricate tangle, which has a length 1.2 of 100 meters and an average diameter 1.3 or a width of 0.5 mm.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberflächenreaktor (1) aus einer Kupfer-Zinn Legierung zum Wandeln von in Treibbeziehungsweise Brennstoffen enthaltenen ungesättigten Kohlenwasserstoffen. Der Oberflächenreaktor (1) ist einstückig aus einem langen span- oder drahtförmigen Körper gebildet. Der Oberflächenreaktor (1) ist aus der Legierung selbst oder aus einem entsprechend geformten und mit der Legierung beschichteten Trägermaterial gebildet.

Description

Oberflachenreaktor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Oberflachenreaktor zur Verbesserung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, der zumindest teilweise aus einer Legierung mit mindestens 80% Zinn besteht und die Legierung ein aktives Material bildet, das mit dem Brennstoff reagiert.
Aus den deutschen Patentanmeldungen DE 196 19 454 AI und DE 198 29 174 AI sind solche Reaktoren auf Basis einer Zinn-Legierung bekannt. Die beschriebenen Granulate backen bei der Durchströmung mit den Treibstoffen zusammen. Damit ist die notwendige Oberfläche für eine ausreichende Reaktion nicht mehr gegeben.
Aus der DE 199 44 227 AI ist die Strukturierung in Form eines gegossenen Schwammes bekannt, um das Verbacken zu vermeiden. Die Schwammstruktur zeigt nicht die gewünschte Wirkung, da das Verfahren des Schwammkörpergusses die optimale Wirkung der Oberfläche ebenfalls nicht gewährleistet. Durch den in der DE 199 44 227 AI beschrieben Prozess der Herstellung eines Schwammkörpers überzieht sich der Schwammkörper bei dem Gießprozess mit den Pyrolyseresten, die bei der Ausheizung des Kunststoffschwammes entstehen. Dadurch strömt der Treibstoff zwar um eine große Oberfläche, die aber nicht wirkt, da sie mit Kunststoffresten und pyrolytischem Koks dicht überzogen ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Oberflachenreaktor derart auszubilden und anzuordnen, dass langfristig eine gleichmäßige und verstopfungssichere Druckverteilung im Reaktorgehäuse sichergestellt ist und der Oberflachenreaktor an beliebige Reaktorgehäuseformen anpassbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass der Oberflachenreaktor aus einem fadenförmigen, als Band, Span, Spirale oder Draht geformten Körper gebildet ist, wobei das Verhältnis von Länge zum mittleren Durchmesser des Körpers einen Wert zwischen 10 und 108, insbesondere 2*105 bildet.
Der Oberflachenreaktor ist somit nicht aus einem thermischen Prozess unter Einschluss einer Pyrolyse von Kunststoff, sondern durch einen einzigen, sehr langen Span eines aktiven Materials mit den Hauptkomponenten Zinn und Kupfer und den zusätzlichen Komponenten Silber und Gold oder Platin gebildet. Damit besteht der Aktivkörper nur aus einem im Wesentlichen ununterbrochenen Körper, welcher dem Reaktionsraum entsprechend geformt bzw. umgeformt werden kann. Der fadenförmige und in sich unter Spannung stehende Knäuel verbackt nicht ineinander und verhindert eine sich somit während des Gebrauchs einstellende nachteilige Druckverteilung innerhalb des Reaktionsraums, die zum Verstopfen führt.
Hierdurch wird erreicht, dass die sich nach dem Einbauen des Körpers eingestellte geometrische Anordnung nicht während des Gebrauchs ändert. Es findet bei der Verwendung eines fadenförmigen Körpers keine Verschiebung in der Netzstruktur statt. Bei der Verwendung mehrerer Körper stellt sich eine Relativbewegung unter den Körpern ein, die hinsichtlich der vorteilhaften Eigenschaft der Fäden zu vernachlässigen ist. Die Anzahl der Körper ist aber hinsichtlich dieser erfindungsgemäßen vorteilhaften Eigenschaft klein zu halten.
Beim Durchströmen des Brennstoffs durch den verknäuelten beziehungsweise verwobenen Körper reagiert die Kupfer-Zinn- Legierung mit dem Brennstoff und wandelt ungesättigte Kohlenwasserstoffe in geringer Konzentration in Zinnorganika um. Die Zinnorganika können bei der Verbrennung sehr leicht entzündet werden und wirken deshalb als Zündkeime im Verbrennungsraum.
Dadurch lassen sich auch schwer brennbare Stoffe wie Rapsöl oder verölte Kunst- oder Reststoffe mit nur geringen Zusätzen konventioneller Brennstoffe verheizen, wobei gleichzeitig sehr gute Emissionswerte und Abgasvolumina erreicht werden. Die ebenfalls durch diese Fadenstruktur erreichte Verbesserung des Wirkungsgrades des Reaktors macht eine Schadstoffreduzierung möglich, wie sie beispielsweise in den nächsten Jahren EU-weit gefordert wird.
Der somit optimal mit Katalysatoren angereicherte Abgasstrom bewirkt eine verbesserte Reduzierung der Emissionswerte durch den Abgaskatalysator.
Durch den erfindungsgemäßen Oberflachenreaktor ist es möglich, einen Treibstoff- oder Heizölstrom über eine Zeit von mehr als 2000 Betriebsstunden so mit Zinnorganika anzureichern, dass auf Dauer eine deutliche Verbesserung des Abbrandverhaltens durch die Wirkung der Zündkeime und der sich daraus gebildeten Oxidkatalysatoren erzielt wird.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass der Körper aus einem zumindest mit der Legierung beschichteten Trägermaterial oder ausschließlich aus der Legierung gebildet ist. Ab einer bestimmten Größe des Körpers ist ein beschichtetes Trägermaterial vorteilhaft, da sich die zu beschichtende Oberfläche je nach Werkstoff des Trägermaterials vergrößern lässt, d. h. die spezifische Oberflächengröße pro Flächeneinheit lässt sich vor dem Beschichten einstellen.
Bei sehr filigranen Körpern stellt ein direkt aus der Legierung hergestellter Span oder Faden eine optimale Lösung dar. Dabei wird als Ausgangsmaterial ein gegossener Zylinder verwendet, der in einer Drehbank mit einem Spezialmeißel in einer gleichmäßigen Zerspanung in einen sogenannten Endlosspan so lange bearbeitet wird, bis die Spanlänge die Masse für einen Aktivkörper erreicht hat. Das sind je nach Körpergröße und Spandicke Längen von ca. 10- 100 Meter.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass das Trägermaterial oder der Körper als Span mit einer mittleren Dicke von 0,1-0,9 mm, insbesondere 0,5 mm und einer mittleren Breite von 1 bis 15 mm, insbesondere 5 mm geformt ist. Beim Spanprozess muss das Material lunkerfrei in die Zylinderform gegossen werden, damit es bei der Zerspanung in einen Endlosspan ohne zu zerbrechen verformbar ist. Das ist bei einer Dimension von 0,1-0,9 mm Dicke und 2-5 mm Breite der Fall. Durch einen ausreichenden Durchmesser oder Dicke ist die notwendige Flexibilität und Eigenspannung im Körper sichergestellt. Zudem lässt sich die spezifische Oberfläche pro Masseneinheit Material mit der Dicke oder Breite optimieren.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Trägermaterial oder der Körper durch ein mechanisches, kaltes oder warmes
Umformverfahren in die band-, spiral- oder drahtförmige Form mit einem mittleren Durchmesser von 1-30 mm, insbesondere 10 mm geformt ist. Dadurch wird der Körper nicht in einem relativ aufwendigen spanabhebenden Verfahren hergestellt, sondern beispielsweise wie Draht gezogen.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Körper zur Oberflächenvergrößerung geflochten, gewoben, gedrillt oder in sich verwoben ist. Dadurch wird die spezifische Oberfläche pro Volumeneinheit des Reaktionsraums vergrößert beziehungsweise eingestellt. Es besteht die Möglichkeit, den Körper erst zu flechten oder wie ein Seil zu drillen und danach käuelartig in den Reaktionsraum zu stopfen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass der als Band ausgebildete Körper zur Oberflächenvergrößerung zumindest teilweise gerollt, gestanzt und/oder geprägt ist. Dadurch lässt sich die spezifische Oberfläche pro Flächeneinheit vergrößern.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass die Legierung in Form einer Beschichtung auf das Trägermaterial Oberfläche aufgebracht ist und das Trägermaterial aus Metall, aus organischen und/oder anorganischen Stoffen wie beispielsweise Kunststoff oder Keramik gebildet ist. Dadurch lässt sich die Masse an Legierung und somit die Standzeit des Körpers einstellen. Die verwendeten Trägermaterialien reagieren nicht mit dem Legierungsmaterial und gewährleisten das Ausbleiben von Legierungsschlamm, der zu Verstopfungen oder nachteiligen Druckverteilungen führen kann.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass das Trägermaterial elektrisch leitfähig ist. Die elektrische Leitfähigkeit vereinfacht das Aufbringen der Legierung. Die elektrische Leitfähigkeit von Kunststoffen beziehungsweise Keramiken kann durch das Aufbringen von Leitlacken, wie z. B. Leitsilber, oder durch Beimischung von elektrisch leitfähigen Partikeln in die Grundsubstanz hergestellt werden.
Vorteilhaft ist es ferner, dass die Legierung durch Elektrolyse, Aufdampfen, kaltes Aufspritzen, Aufspritzen oder Tauchen auf das Trägermaterial aufgebracht ist. Durch die mögliche Vielfalt des Trägermaterials sind dem Beschichtungsverfahren fast keine Grenzen gesetzt.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass der Körper in seiner geflochtenen, gewobenen, gedrillten oder in sich verwobenen Form entsprechend der Form eines Reaktionsraums beispielsweise zylindrisch-, kugelförmig und/oder guaderförmig geformt ist. Der so erzeugte Span, Drahtgeflecht, Stanzblech oder beschichtete Körper wird in den Reaktionsraum eingebracht.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der Körper in brennstoffführende Bauteile wie beispielsweise Tanks, Schläuche und/oder Filtergehäuse eingebracht ist. Dadurch lässt sich die Aufbereitung des Brennstoffs ohne einen zusätzlichen Reaktionsraum gestalten. Die Reaktionsräume sind als Gehäuse ausgebildet und können ohne Ein- und Auslaß mit durchlässiger Oberfläche frei im Brennstoff lagern. Wichtig ist dabei, dass die Legierung nicht mit anderen metallischen Gegenständen wie beispielsweise der Wand eines Brennstoffbehälters in Kontakt kommt.
Um die Komplexität des erfindungsgemäßen Oberflächenreaktors zu begrenzen ist es von Vorteil, dass der Reaktionsraum ein Eingangsrohr und ein Ausgangsrohr aufweist und zumindest auf der Ausgangsseite nach dem Körper unmittelbar vor dem Ausgangsrohr ein Filter vorgesehen ist. Die Filter in Form von Metallgeweben, Lochblech oder , Filtermatten aus Drahtsieb oder Gewebe dienen der Sicherheit. Sollten eventuell Sicherheitsventile notwendig sein, so werden diese ebenfalls im Auslass installiert. Das Gehäuse, das den Reaktionsraum bildet, ist in vorteilhafter Weise verschraubt, um den Körper oder die Filter zu wechseln.
Schließlich ist es von Vorteil, dass in den Reaktionsraum in Strömungsrichtung unmittelbar nach dem Eingangsrohr zwischen dem Körper und dem Reaktionsraum ein Abstandsring vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, dass der Brennstoff über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktionsraums verteilt in den Reaktionsraum einströmt.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass der Körper mit einer Wachs- oder Schutzschicht überzogen ist, die beispielsweise eine Reaktion mit Sauerstoff und/oder Sauerstoffverbindungen verhindert. Dadurch wird der Körper nach der Herstellung bis zum Einsatz im Brennstoff konserviert und oxidiert nicht auf.
Letztlich ist es von Vorteil, dass die Legierung neben Zinn zusätzlich mindestens eines der Metalle Kupfer, Silber, Gold und Platin in einer Konzentration von maximal 10 % enthält. Insbesondere Platin bildet durch seine rein katalytische Eigenschaft eine sich nicht auflösende stabile Struktur der Legierungsbeschichtung.
Es ist vorteilhaft, dass die Legierung aus einer
Zusammensetzung von 90-98 % Zinn, 2-5 % Kupfer, 0,05- 2 % Silber, 0,01-5 % Gold gebildet ist. Gold hat überraschender Weise die Wirkung • eines Reaktionsbeschleunigers .
Die prozentualen Anteile stehen meist in Relation zur Masse beziehungsweise zum Gewicht, obwohl bei Legierungen im flüssigen Zustand auch volumenspezifische Zusammensetzungen üblich sind.
Das zum Herstellen eines vorstehend beschriebenen Körpers eines Oberflächenreaktors vorteilhafte Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Materials auf dem Körper mit einem reduzierenden Stoff wie beispielsweise Natronlauge aktiviert wird, mit einem Alkohol gespült wird und danach die Oberfläche versiegelt wird. Der beim Spülen in den Tauchböden anfallende Aktivierungsschlamm wird in Alkohol gespült und durch ein feinmaschiges Tuch zentrifugiert. Dieser Alkohol dient dann als zusätzliche Füllung für den Reaktionsraum. Damit wird die Startaktivität der Verbrennungsmaschine bis zum Anspringen der Reaktion des span-, draht- oder blechbeschichteten Körpers überbrückt.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Material mittels einem reduzierenden Stoff einem die Querschnittsfläche reduzierenden Alterungsprozess unterzogen wird und/oder die Oberfläche des Materials mikroskopisch vergrößert wird. Bei der spanabhebenden beziehungsweise bei der auf das Elastizitätsmodul der Legierung einflussnehmenden Herstellung verhärtet sich der Körper im Bereich der Oberfläche. Um diesen verhärteten Bereich abzutragen wird der Körper dem sogenannten Alterungsprozess unterzogen. Durch wiederholtes Tauchen in reduzierender Lösung wird die Oberfläche abgetragen. Unabhängig dieser Prozedur lässt sich durch die Reduzierung die Oberfläche im mikroskopischen Bereich vergrößern, d. h. die spezifische Oberfläche pro Flächeneinheit steigt.
Zudem ist die Verwendung und Herstellung von Aktivierungsschlamm zur Herstellung von großen Mengen Treibstoffzusatz vorteilhaft. Der flüssige Treibstoffzusatz wird, wie bei der Reduktion des aktiven Materials vor dem Einbringen in die Gehäuse beschrieben, gewonnen. Der Treibstoffzusatz wird im Verhältnis zum Tankinhalt in den Tank zugegeben.
Die Aufgabe lässt sich erfindungemäß auch durch einen Oberflachenreaktor aus einer Legierung der Elemente Zinn, Kupfer, Silber und Gold in der Zusammensetzung 90-98% Zinn, 2-5% Kupfer, 0,05-2% Silber und 0,01-0,2% Gold lösen, dass das Material in einer Form gegossen und in einen Endlosspan so zerspant ist, dass das erhaltene Spanmaterial verformbar ist. Das ist bei einer Banddicke von 0,1-0,5 mm der Fall.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Material aus einem verformbaren Draht besteht, der zur Oberflächenvergrößerung auch geflochten, gewoben oder gedrillt wird.
Alternativ ist es vorteilhaft, dass das Material aus einem Blech besteht. Zur Oberflächenvergrößerung wird das Blech gerollt, gestanzt oder geprägt.
Hinsichtlich einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorteilhaft, dass die Legierung in Form einer Beschichtung auf ein Trägermaterial mit möglichst großer Oberfläche aus nicht aktivem Metall, Kunststoff, Keramik aufgebracht wird. Die Beschichtung erfolgt durch Elektrolyse auf Metall, elektrisch leitfähigem Kunststoff, elektrisch leitfähiger Keramik oder durch Aufdampfen. Auch das Aufspritzen von kalter Legierung mit Bindemittel als Zusatz oder von geschmolzener Legierung ' ist neben dem Tauchen in ein Tauchbad als Beschichtungsverfahren anwendbar.
Das Material ist in vorteilhafter Weise entsprechend seinem Gehäuse, in dem es mit dem Brennstoff reagiert oder entsprechend seinem Material in Zylinder- Kugel-, Halbkugel- oder Schlauchform geformt bzw. verformt ist und in dieser Form in die brennstoffführenden Bauteile, wie Tanks, Schläuche, Filter eingebracht ist.
Erfindungsgemäß ist im Gehäuse, in dem das aktive Material eingebracht ist und durch das der Brennstoff fließt, nach dem aktiven Material auf der Ausgangsseite ein Filter aus Drahtsieb und Gewebe vorgesehen.
Es ist vorteilhaft, dass das Material vor dem Einbringen in das Gehäuse durch abwechselndes Tauchen in Natronlauge, Alkohol und Wachs aktiviert und versiegelt wird.
Hinsichtlich einem besseren Wirkungsgrad des Körpers wird in einer besonderen Ausführungsform die spezifische Oberfläche pro Flächeneinheit des Körpers durch Bestrahlung mit Strahlwerkstoff wie beispielsweise Aluminiumoxid und/oder durch einen reduzierenden Stoff vergrößert. Damit wird auch in mikroskopischem Maßstab die Reaktionsfläche pro Flächeneinheit vergrößert und somit der Wirkungsgrad erhöht .
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil ein Verfahren zur Startaktivierung von Oberflächenreaktoren anzuwenden, bei dem die Aktivierungsschlämme durch einen Feinfilter gefiltert, in Alkohol neutralisiert und als Flüssigfüllung in die Reaktorgehäuse zum Oberflachenreaktor eingebracht werden. Ferner ist ein Verfahren zur Gewinnung eines flüssigen TreibstoffZusatzes vorteilhaft, bei dem die in der Patentanmeldung beschriebenen Aktivierungsschlämme in einem Feinfilter gefiltert und in Alkohol gereinigt werden und mit dem Alkoholträger als Zusatz für den Treibstoff verwendet werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 einen Oberflachenreaktor als Zwischenstück für eine Kraftstoffleitung im Schnitt;
Figur 2 eine Schnittansicht eines idealisierten Körpers.
In Figur 1 ist eine Oberflachenreaktor 1 im Schnitt dargestellt. Der Oberflachenreaktor 1 wird in Pfeilrichtung von Brennstoff durchströmt. Der aus einer Zinn-Legierung gebildete Körper 1.1 ist in einen Reaktionsraum 3 eingebracht. Der Reaktionsraum 3 weist ein Eingangsrohr 2 und ein Ausgangsrohr 4 für Kraftstoff auf. In Strömungsrichtung ist der Körper 1.1 durch einen Abstandsring 6 vom Eingangsrohr 2 beabstandet. Dadurch wird erreicht, dass der Brennstoff über die gesamte Querschnittsfläche des Reaktionsraums 3 verteilt in den Reaktionsraum 3 einströmt.
Beim Durchströmen des Brennstoffs durch den verknäulten beziehungsweise verwobenen Körper 1.1 reagiert die Kupfer- Zinn-Legierung mit dem Brennstoff und wandelt ungesättigte Kohlenwasserstoffe in geringer Konzentration in Zinnorganika um. Die Zinnorganika können bei der Verbrennung sehr leicht entzündet werden und wirken deshalb als Zündkeime im Verbrennungsraum. Nach dem Körper 1.1 und vor dem Ausgangsrohr 4 ist ein Filterelement 5 vorgesehen, um sicherzustellen, dass keine Feststoffe in die Einspritzpumpe gelangen.
Der Reaktionsraum 3 ist als zylinderförmiges Gehäuse gebildet. Stirnseitig ist das Gehäuse doppelwandig ausgebildet, um das Eingangsrohr 2 und das Ausgangsrohr 4 in axialer Richtung versetzt stabil zu lagern.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist" der Zylinder des Gehäuses 3 ebenfalls doppelwandig ausgebildet. Das Gehäuse 3 ist verschraubt und entsprechend abgedichtet, um den Körper 1.1 einzubringen.
Der Körper 1.1 ist als verflochtener und in sich verwickelter Knaul ausgebildet, der eine Länge 1.2 von 100 Metern und einen mittleren Durchmesser 1.3 beziehungsweise eine Breite von 0,5 mm aufweist.
Bezugszeichenliste
1 Oberflachenreaktor
1.1 Körper
1.2 Länge 1.3 Breite
2 Eingangsrohr
3 Reaktionsraum, Gehäuse
4 Ausgangsrohr
5 Filter, Filterelement 6 Abstandsring

Claims

Patentansprüche
1. Oberflachenreaktor (1) zur Verbesserung von flüssigem oder gasförmigem Brennstoff, der zumindest teilweise aus einer Legierung mit mindestens 80% Zinn besteht und die Legierung ein aktives Material bildet, das mit dem Brennstoff reagiert, dadurch gekennzeichnet, dass der Oberflachenreaktor (1) aus einem fadenförmigen, als Band, Span, Spirale oder Draht geformten Körper (1.1) gebildet ist, wobei das Verhältnis von Länge (1.2) zum mittleren Durchmesser (1.3) einen Wert zwischen 10 und 108, insbesondere 2*105 bildet.
2. Oberflachenreaktor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1.1) aus einem zumindest mit der Legierung beschichteten Trägermaterial oder ausschließlich aus der Legierung gebildet ist.
3. Oberflachenreaktor (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial oder der Körper (1.1) als Span mit einer mittleren Dicke von 0,1-0,9 mm, insbesondere 0,5 mm und einer mittleren Breite von 1 bis 15 mm, insbesondere 5 mm geformt ist.
4. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial oder der Körper (1.1) durch ein mechanisches, kaltes oder warmes Umformverfahren in die band-, spiral- oder drahtförmige Form mit einem mittleren Durchmesser von 1-30 mm, insbesondere 10 mm geformt ist.
5. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1.1) zur Oberflächenvergrößerung geflochten, gewoben, gedrillt oder in sich verwoben ist.
6. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der als Band ausgebildete Körper (1.1) zur Oberflächenvergrößerung zumindest teilweise gerollt, gestanzt und/oder geprägt ist.
7. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Form einer Beschichtung auf das Trägermaterial Oberfläche aufgebracht ist und das Trägermaterial aus edlem Metall, aus organischen und/oder anorganischen Stoffen wie beispielsweise Kunststoff 'oder Keramik ist.
8.' Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägermaterial elektrisch leitfähig ist.
9. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung durch Elektrolyse, Aufdampfen, kaltes Aufspritzen, Aufspritzen oder Tauchen auf das Trägermaterial aufgebracht ist.
10. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1.1) in seiner geflochtenen, gewobenen, gedrillten oder in sich verwobenen Form entsprechend der Form eines Reaktionsraums (3) beispielsweise zylindrisch-, kugelförmig und/oder quaderförmig geformt ist .
11. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1.1) in brennstoffführende Bauteile wie beispielsweise Tanks, Schläuche und/oder Filtergehäuse eingebracht ist.
12. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsraum (3) ein Eingangsrohr (2) und ein Ausgangsrohr (4) aufweist und zumindest auf der Ausgangsseite nach dem Körper (1.1) unmittelbar vor dem Ausgangsrohr (4) ein Filter (5) vorgesehen ist.
13. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reaktionsraum (3) in Strömungsrichtung unmittelbar nach dem Eingangsrohr (2) zwischen dem Körper (1.1) und dem Reaktionsraum (3) ein Abstandsring (6) vorgesehen ist.
14. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (1.1) mit einer Wachs- oder Schutzschicht überzogen ist, die beispielsweise eine Reaktion mit Sauerstoff und/oder Sauerstoffverbindungen verhindert.
15. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung neben Zinn zusätzlich mindestens eines der Metalle Kupfer, Silber, Gold und Platin in einer Konzentration von maximal 10 % enthält.
16. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus einer Zusammensetzung von 90-98 % Zinn, 2-5 % Kupfer, 0,05-2 % Silber, 0,01-5 % Gold gebildet ist.
17. Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenreaktors (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Materials auf dem Körper (1.1) mit einem reduzierenden Stoff wie beispielsweise Natronlauge aktiviert wird, mit einem Alkohol gespült wird und danach die Oberfläche versiegelt wird.
18. Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenreaktors (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material mittels einem reduzierenden Stoff einem die Querschnittsfläche reduzierenden Alterungsprozess unterzogen wird und/oder die Oberfläche des Materials mikroskopisch vergrößert wird.
19. Verfahren zum Herstellen eines Oberflächenreaktors (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Material nach der reduzierenden Behandlung mit Alkohol gespült wird und die Aktivierungsschlämme durch einen Feinfilter gefiltert werden und in Alkohol neutralisiert als Flüssigfüllung in den Reaktionsraum (3) eingebracht werden.
20. Verwendung und Herstellung von Aktivierungsschlamm nach Anspruch 19 zur Herstellung von Treibstoffzusatz .
21. Oberflachenreaktor (1) aus einer Legierung der Elemente Zinn, Kupfer, Silber und Gold in der Zusammensetzung 90-98% Zinn, 2-5% Kupfer, 0,05-2% Silber und 0,01-0,2% Gold, dadurch gekennzeichnet, dass das Material in einer Form gegossen und in einen Endlosspan so zerspant wird, dass das erhaltene Spanmaterial verformbar ist. Das ist bei einer Banddicke von 0,1-0,5 mm der Fall.
22. Oberflachenreaktor (1) aus der in Anspruch 21 definierten Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus einem verformbaren Draht besteht, der zur Oberflächenvergrößerung auch geflochten, gewoben oder gedrillt wird.
23. Oberflachenreaktor (1) aus der in Anspruch 21 definierten Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Material aus einem Blech besteht. Zur
Oberflächenvergrößerung wird das Blech gerollt, gestanzt oder geprägt.
24. Oberflachenreaktor (1) aus der in Anspruch 21 definierten Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung in Form einer Beschichtung auf ein Trägermaterial mit möglichst großer Oberfläche aus nicht aktivem Metall, Kunststoff, Keramik aufgebracht wird durch':
1. Elektrolyse auf Metall, elektrisch leitfähigem Kunststoff, elektrisch leitfähiger Keramik
2. Aufdampfen 3. Aufspritzen
Kalt mit Bindemittel Flüssig geschmolzen 4. Tauchen
25. Oberflachenreaktor (1) aus der in Anspruch 21 definierten Legierung, dadurch gekennzeichnet, dass das Material entsprechend seinem Gehäuse oder Material in Zylinder- Kugel-, Halbkugel- oder Schlauchform geformt bzw. verformt wird und in die brennstoffführenden Bauteile, wie Tanks, Schläuche, Filter einngebracht wird.
26. Oberflachenreaktor (1) aus den Ansprüchen 21-25, dadurch gekennzeichnet, dass sich nach dem aktiven Material auf der Ausgangsseite ein Filter aus Drahtsieb und Gewebe befindet.
27. Oberflachenreaktor (1) aus den Ansprüchen 21-24, dadurch gekennzeichnet, dass das Material vor dem Einbringen in das Gehäuse aktiviert wird durch abwechselndes Tauchen in Natronlauge, Alkohol und Wachs.
28. Oberflachenreaktor (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifische Oberfläche pro Flächeneinheit des Körpers (1.1) durch Bestrahlung mit Strahlwerkstoff wie beispielsweise Aluminiumoxid und/oder durch einen reduzierenden Stoff vergrößert ist.
29. Verfahren zur Startaktivierung von Oberflächenreaktoren (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsschlämme durch einen Feinfilter gefiltert, in Alkohol neutralisiert und als Flüssigfüllung in die Reaktorgehäuse zum Oberflachenreaktor eingebracht werden.
30. Verfahren zur Gewinnung eines flüssigen
TreibstoffZusatzes, dadurch gekennzeichnet, dass die in der Patentanmeldung beschriebenen Aktivierungsschlämme in einem Feinfilter gefiltert und in Alkohol gereinigt werden und mit dem Alkoholträger als Zusatz für den Treibstoff verwendet werden.
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