一種內燃機用電解液的製作方法

2023-07-13 00:50:21

本發明涉及一種內燃機用電解液，屬於新能源與節能環保技術領域。

背景技術：

世界和我國內燃機發展成4.0趨勢。以美國《科技新時代》為依據，世界幾十億年演變的化石級能源只剩40－50年。我國的大慶石油麵臨枯竭現象。我們的論文「萬億黑色GDP的治理」中論到2012年敘利亞因為戰爭死亡12.5萬，至今戰爭死亡人數大約在36.5萬，葉門在1萬人以上，只因為中東沙漠下含石油量佔全世界78%，中東戰爭實質是各國利益在此地的博弈。

中國每年硬性人口增加大於1000萬人，現已突破14億人口，僅在海外華裔大約1個億，80%的化石級能源靠外購，安全線已裸露在國外。

我們在論文中反覆強調燃料在內燃機中，僅靠自然界中20%的氧氣和80%氮氣是不能完全燃燒的。氮氣是不助燃的，並且氮氣有顯著的阻燃現象，從汽油、煤油和柴油的燃燒方程看：全部按1︰15空燃比計算

C8H18+12.5O2=8CO2+9H2O（辛烷汽油燃燒方程）

1份辛烷完全燃燒需12.5份純氧氣。一份空氣中僅有0.2份氧氣，按壓縮比放大15倍氧氣有3份氧氣助燃情況下，按上述方程只有0.24份的汽油可以完全燃燒，另有0.76份即76%因缺氧不能完全燃燒。

C15H32+2302=15CO2+16H2O（十五烷航空煤油燃燒方程）

1份航空煤油完全燃燒需23份氧氣。1份空氣中僅含0.2份，按1︰14的空燃比，1份煤油僅有0.122份完全燃燒，即1-0.122=87.8%沒有完全燃燒。

C18H38+27.5 O2=18CO2+19H2O（十八烷柴油燃燒方程）

1份柴油完全燃燒需27.5份氧氣才能完全燃燒。按最大空燃比1︰15，1份柴油僅0.11份柴油完全燃燒，89%的柴油沒有完全燃燒。所謂完全燃燒是結果只有CO2和H2O，自然界可以平衡，況且5千米高空含氧量大約10%，1萬米高空含氧量小於6%，燃燒外因更加惡劣，飛行器對生態破壞更加明顯。

世界著名企業家、科學家比爾蓋茨也非常關心此事，其中談到太陽能在夜晚不能全發揮，只能起到輔助作用，電動車的電池主要來源燃煤發電，也不是真正意義上的節能環保新能源，水能在冬季乾枯也不能滿足人們對電力的需求，燃煤能源仍在環境汙染，比爾蓋茨先生也承認奇蹟仍在發生。

武漢的中國地質大學氫能源汽車（常溫存儲）由於體積碩大行走路程短，加氫站危險級別大，制氫成本高，所以這些問題有待解決。全世界僅內燃機一項已超過14億臺（套），這還不包括飛機、戰船、魚船、工程機械（農耕機械）等等。

而現在維持人類高速動轉的內燃機主要靠化石級能源，當人口數量以現在的七十多億發展到九十億之時，能源枯竭的速度會更快，300年前英國社會科學家馬爾薩斯提出的「人口論」中提到，無政府狀態的發展必然會引起戰爭，因為人類的資源是有限的，這也是人類自然規律，它符合「森林法則」。

如北京連續遭到霧霾浸蝕，尾氣排放嚴重，我國冬季面臨極冷、夏季極熱、夏季暴雨成災，經濟損失嚴重並為常態，同時子孫後代面臨沒有石油可用的局面。而人類的化肥、衣物70%來源石油製品。

發明人提出在現有內燃機基礎上，不改變內燃機的結構，輔助一個電解裝置，將電解液電解成氫氣和氧氣，將分離後的氫氣和氧氣輸送至節氣門前，對發動機結構無影響，但促進完全燃燒，節約了能源，大大減少了汙染的排放。相關的電解裝置見發明人之前的專利CN105114212A和CN103789785B。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於進一步提供給配套內燃機電解裝置使用的電解液。

為此，武漢大學和湖北孟達車業（集團）有限公司科技人員經過長期研究，製造出一種比較適合內燃機通用的電解液。

本發明的電解液，為水溶液，其中含有0.5%－10wt%的KOH或NaOH，100-500PPM顏料，100-500PPM香精。

顏料可使用無機染料，香精可使用無機或有機香料。

在溫度低於20℃左右時，電解液中還可以含有5-10wt%抗凍劑。製備上述電解液時，在攪拌器中把純淨水、顏料和香精攪拌均勻，灌入定量的塑料容器中，貼上標籤即可為成品使用（可真正替代內燃機用燃油）。

水如果不加鹼作為改性劑，用直流電電解出氫氣和氧氣速度相當慢，不夠滿足內燃機實際運用，因為水是一種弱質電解質，電解的實質是利用水在直流電的作用產生OH-離子和H+離子，其中OH-離子向陽極移動獲得電子產生氧氣，H+離子向陰極移動產生氫氣，我們在純淨水中加入0.5—10%的KOH，水變成強電解質，它的電解速度是純淨水的電解速度100—150倍，完全達到實用目的。當內燃機配套多個電解槽時，產生的氫氣氧氣在集中供氫氣和氧氣時完全可替代燃油燃燒。

本發明具有如下優點：突破「油氧不能共混」禁區，利用「水火同源」的全新概念開拓出人類成本最低，衝燃比最高，最清潔的電解水作燃料為現有十幾億臺（套）內燃機作燃料，先是充分滿足燃燒方程，最後徹底替代化石級能源。

附圖說明

圖1內燃機用電解液製造流程圖。

具體實施方式

如圖1所示，把純淨水通過慮器過慮，把過慮水放在反應釜中，加入改性劑KOH或NaOH，加入量根據不同車型、氣候添加0.5%-10%，加入香精200PPM，再添加染料100PPM，用攪拌器開始攪拌，時間5-10分鐘，即可加入塑料成品容器，即為內燃機用成品電解液。

如在寒冷的低溫超過零下20度，在內燃機電解液中加入超低溫抗凍劑，用量在5-10wt%。

本發明將改性後的水分解成為氫氣和氧氣，輸出到內燃機引擎中，碳氫燃料是一種典型的鏈式反應過程，燃燒過程中，碳氫燃料（RH）脫氫生成烴基（R，），烴基（R，）繼續氧化生成過氧化物（R，O3），過氧化物（R，O2退化成醛類（R，CHO），醛類脫碳生成CO和烴基（R，），而烴基（R，）重複上述鏈式反應，在燃燒過程中，碳氫燃料經過這樣的鏈式反應步驟先氧化成CO，然後繼續氧化成CO2，高溫下CO氧化成CO2是一個複雜的鏈鎖反應。成立的條件是必須有O、H、OH等原子或原子團組成的活化中心參反應。

氫氧混合氣由氫氣和氧氣按2：1的比例組成，在高溫下發生如下反應，當形成一個分子的水時，就得到兩個新的中間活性物H、OH。

O2+2H2–﹥H2O+H+OH

同樣一氧化碳的氧化反應（燃燒）是「複雜的鏈鎖反應」：一氧化碳與空氣混合物的燃燒速度很小，在有含氫物質存在時，燃燒速度就會顯著提高，當把除掉水分和氫的「乾燥」一氧化碳和氧接觸，則在700℃以下是不會起反應的。一氧化碳的氧化鏈鎖反應成立的條件是必須有H和OH等原子（團）組成的活化中心參與反應，OH+CO–﹥CO2+H，反應不斷地產生新的H，如此可見，一旦反應啟動，就會循環下即使停止送入氫氧混合氣，反應還會維持。

眾所周知，汽車內燃機效率一般為50%左右，其主要原因是如果燃燒充分，則需要加大空氣流量，利用空氣中的氧氣參與燃燒，達到滿足碳氫燃料完全燃燒的目的，但是加大空氣流量（進氣量）的後果是增加了排氣量，汽車排出尾氣的溫度達幾百度，排氣量增加，同樣意味著排出廢熱量增加，熱值利用率仍然會較低。同樣，如果減少空氣流量，則無法讓碳氫燃料完全燃燒，無法完全利用碳氫燃料的熱值。這就是現代最好的汽車內燃機技術，仍然無法達到較高的燃燒效率的原因所在。要提高汽車的內燃機效率的最直接辦法是富氧燃燒，然而在汽車上攜帶氧氣瓶是不現實的，這將增加汽車的載重量，減少汽車的可利用空間，增加汽車的使用成本。實踐證明體積為3.2m3的氫氣放出的熱量相當一升汽油的熱量。

由於氫對燃燒中間產物氧化反應的鏈鎖推進，提高了CO、烴類等的氧化反應速度，可以在保持燃燒性能的前提下，大幅度降低空氣過量係數，從而減少排煙熱損失，提高燃燒系統的效率。

一般1000毫升的水（即2斤水）在標準狀態下產1232升氫氣，其中氧氣為616升，消耗電能約4.5度，具體運用時可根據車型號大小添加電解液，例如一般車型每小時消耗電解液40毫升時可產生49升氫氣，24.5升氧氣，12伏電壓連續充電電瓶電壓不變，內燃機發電機有持續充電功能，甚至可以使用太陽能充電，廉價補充電源。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明精神作舉例說明，本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充等同類似方式替代，但並不會偏離本發明的精神或者超越所附權利要求書定義的範圍。