用於內燃機的按需產生氫氣的氫氣補充系統的製作方法

2023-10-04 08:15:24 4

用於內燃機的按需產生氫氣的氫氣補充系統的製作方法
【專利摘要】提供一種按需生產的可攜式氫氣產生系統（1），用於生產氫氣並將氫氣作為燃料補充劑注入內燃機（32），尤其是車輛（31）的內燃機（32）的進氣口。氫氣與氧氣通過燃料電池在低溫低壓下由供應箱（6）中的水生產。氫氣與氧氣被送回供應箱（6）以用於分配和水保存。上述氣體由箱（6）中的隔板（17）和箱（6）中的水面保持分離。在汽油發動機（32）的情況下，氫氣被引到發動機（32）的進氣口（38），而氧氣排放到大氣中。該裝置（1）可選地由車輛電池（33）、獨立電池、內燃機（32）的廢熱或太陽能提供動力。該系統（1）採用了允許對該裝置（1）提供動力的真空開關（35）或其他發動機傳感器，由此僅在發動機處於運轉時產生氫氣。因此，隨著氫氣產生，它立即被發動機（32）消耗。沒有氫氣儲存在車輛（31）上、車輛內或車輛周圍。
【專利說明】用於內燃機的按需產生氫氣的氫氣補充系統
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及氫氣產生裝置。更具體地，本發明涉及可用於內燃機以提高燃料效率並且減少碳排放的氫氣補充系統。
【背景技術】
[0002]市場上存在多種生成HHO氣體的裝置，該HHO氣體也稱為布郎氣體，用作汽油和柴油發動機的補充劑。HHO由兩個氫與一個氧組成。這些裝置通常包含將水分解成氫與氧的電解槽。實例為專利4023405號。這些電解槽通常使用電解質，最顯著地是氫氧化鉀(KOH)或者碳酸氫鈉。對該裝置施加電壓以生產HHO氣體。
[0003]大多數這些裝置的主要問題是產生氫氣所需要的能量對車輛的電氣系統造成很大的負荷。類似於在任何車輛內運行空調裝置，附加的電負載導致每加侖的英裡數減少。儘管氫氣通常提高車輛的效率和每加侖的英裡數，但在車輛上用於產生氫氣的附加的電負載往往高至需要最小化的程度或在許多情況下否定車輛的大部分或全部的裡程收益。
[0004]此外，大多數HHO系統產生混合氣流形式的氫氣和氧氣。氫氣與氧氣一般沒有彼此分離。在現代的汽油動力車輛的情況下，這種額外的氧氣被車輛的氧氣傳感器檢測，該氧氣傳感器將此額外的氧氣水平傳達給車載計算機，即車輛的電子控制單元ECU。當電子控制單元檢測到此額外的氧氣時，這是發動機正縮缸(lean)運行且ECU對發動機加入更多汽油的信號。這也否定了大部分的燃料效率收益。
[0005]再者，HHO系統通常使用碳酸氫鈉或者氫氧化鉀(Κ0Η)。氫氧化鉀通常由於其穩定性且其對用在電解槽中的不鏽鋼板或其它板產生更低的劣化而比碳酸氫鈉優選。但是，氫氧化鉀由於其具有腐蝕性而必須小心處理，而且如果處理不當，其結晶體將會造成危險。為了電解槽的最佳運轉，電解質正常需要以一定比例注入到單元中。使用它的時候需要格外小心。它不是通常你可以放心地交到沒有經驗的消費者手中的產品類型。
[0006]代表性的HHO系統的另一個問題是複雜的安裝。通常需要在發動機艙或者車輛外部找到空間。由於所有的車輛不盡相同，在多種車輛的發動機罩下找到合適的地點來安裝該裝置幾乎是不可能的。而且該系統通常連接到車輛的電氣系統，如果安裝不當，這會導致保險絲燒斷和很多其他問題。氫氣僅在汽車運行時需要，而不是在打開點火時。在安裝過程中，必須小心觀察以確保僅在發動機運行時對該裝置提供電能。否則氫氣會在進氣口中累積。這進一步使這些系統的安裝複雜化。

【發明內容】

[0007]本發明涉及一種用於產生氫氣並將所述氫氣注入內燃機，尤其是車輛的內燃機的進氣口的按需生產的可攜式緊湊型氫氣補充系統。氫氣與氧氣通過燃料電池由供應箱中的水在低溫低壓下生產。氫氣與氧氣被送回供應箱以用於分配和水保存。上述氣體由箱中的隔板和箱中的水面保持分離。在汽油發動機的情況下，氫氣被送到發動機的進氣口，而氧氣可選擇地排放到大氣中。該裝置可以由車輛交流發電機、獨立電池、廢熱或太陽能提供動力。該系統採用了對該系統提供的動力進行控制的真空開關或其他發動機傳感器，由此用於發動機的氫氣生產僅在發動機運行時進行。因此，氫氣隨其產生而立即被發動機消耗。沒有氫氣儲存在車輛上、車輛內或車輛周圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]從以下結合附圖看到的示例實施方式和權利要求的詳細描述中，本發明的前述內容及更好理解將變得明顯，實施方式、權利要求和附圖均構成本發明公開內容的一部分。雖然前述和以下所書面描述的公開內容集中於本發明公開的示例實施方式，但應清楚理解的是，本發明公開的示例實施方式是為了說明且僅為示例，本發明不限於此，其中附圖的簡要說明如下:
[0009]圖1為根據本發明示出水箱和殼體設計的可攜式氫氣補充系統的詳圖；
[0010]圖2示意性示出了根據本發明安裝在典型車輛內的可攜式氫氣補充系統；
[0011]圖3為示出了根據本發明的PEM電解槽的運轉以及細節的示意圖；
[0012]圖4為根據本發明的水箱6的另一實施方式的示意圖；
[0013]圖5A-圖5B為根據本發明的安裝託架3的另一實施方式的示意圖；
[0014]圖6為根據本發明的控制電路50的一種實施方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0015]如下面將更詳細描述的，本發明提供了用於提高內燃機的燃料效率並降低碳排放的設備、方法與系統，特別是例如氫氣補充系統。本發明提供了如下說明的多種實施方式。然而，應當注意的是，本發明並不限於本文所描述的實施方式，而是可擴展至本領域技術人員已知或將知的其它實施方式。
[0016]如圖1所示，本發明提供了一種可攜式氫氣補充系統1，氫氣補充系統I包括可由安裝託架3與緊固單元4固定在車輛的主體(trunk)或其他平整表面上的殼體單元2。燃料電池5和以使水7通過重力供應給燃料電池的方式安置在燃料電池5的上面的水箱6在殼體單元2的內部。水箱6由支撐構件8支撐在殼體單元2內且在燃料電池上方。殼體單元設計為易於從安裝託架3拆卸。
[0017]水箱6包括安置於其下側且與管或其它供應構件10連接的供水接頭9，上述管或其它供應構件10又連接到燃料電池5上的進水接頭11。水通過供應構件10供應至燃料電池5。燃料電池5還包括氫氣出口接頭12和氧氣出口接頭13，氫氣出口接頭12和氧氣出口接頭13通過管或另外的供應構件14和15與水箱6的下側的進氣接頭16連接。水箱包括至少一個隔板17，該隔板17將水箱6分隔成至少兩個部分，即氫氣部分18與氧氣部分19。隔板17沿著水箱6的內壁形成並自水箱6的底表面20延伸約1/4"。水箱6包括允許向該箱注水的充注管口 21。隨著水放入水箱6中，該箱在隔板17的兩側均勻充注。
[0018]公知的用於產生電的燃料電池5被逆向操作來產生氫氣與氧氣。水自水箱注入燃料電池且在對該電池施加電壓時，生產氫氣與氧氣。
[0019]根據本發明，燃料電池5可例如是質子交換膜電解槽或聚合物電解質膜(PEM)電解槽。PEM電解槽包括通常由離聚物製成並且設計為在使諸如氧氣或氫氣之類的氣體無法滲透的同時而傳導質子的半透膜。當被併入到質子交換膜燃料電池或質子交換膜電解槽的膜電極組件(MEA)中時，所述半透膜的基本功能是:隔離反應物和傳輸質子。
[0020]已知的是，電解槽是通過施加電能而由水產生氫氣和氧氣的裝置，並且所述電解槽包括一系列板，當施加低電壓直流時，水流過所述板。通過通電，電解槽通常通過將化合物分解為基本部分或更簡單產物而將水分解成氫氣和氧氣。
[0021]在圖3中示出了 PEM電解槽。PEM電解槽包括多個層，所述多個層包括:彼此相對布置的外部電極41，所述外部電極41中的一個是陽極41a，而另一個是陰極41b ;分別布置在陽極41a和陰極41b上的電催化劑42a和42b ；以及布置在電催化劑2a和42b之間的膜
43。PEM電解槽進一步包括外部電路44，所述外部電路44以下述方式將電力施加到陽極41a和陰極41b，即，使電力以電子的形式從陽極41a沿外部電路44流動到陰極41b並且使質子從陽極41a穿過膜43到達陰極41b。
[0022]PEM電解槽的效率主要依賴於它的膜和電催化劑的性能。膜43包括固態含氟聚合物，所述固態含氟聚合物被部分地化學改性以包含磺酸基SO3H，所述磺酸基能容易地以帶正電荷的原子或H+質子的形式釋放它們的氫:S03H->S03_+H+。
[0023]這些離子或帶電荷的形式使得水可以透過膜結構而不產生氣體，即不產生氫氣H2和氧氣O2分子。所產生的水合質子H3O+可自由移動而磺酸鹽離子S03_保留固定在聚合物側鏈上。因此，當對膜43施加電場時，水合質子被吸引到帶負電荷的電極，即陰極41b。因為移動的電荷相當於電流，膜43充當電的導體。也可稱為質子導體。
[0024]所使用的典型的膜材料被稱為「全氟磺酸(nafion)」。全氟磺酸是包含小比例磺酸基或羧酸基離子官能基的全氟化聚合物。
[0025]因此，如圖3所示，水H20進入電池並且在膜43的表面被分解以形成質子、電子以及氣態氧。當質子在所施加的電場的影響下穿過膜43並且電子通過外部電路44時，氣態氧離開所述電池。質子和電子在相對的表面處(即作為陰極41b已知的帶負電荷的電極)結合，以形成純淨的氣態氫。
[0026]在燃料電池5的運轉過程中，少量的水、氫氣泡22和氧氣泡23分別從燃料電池5的氫氣出口 12和氧氣出口 13冒出並流入箱6的氫氣側18和氧氣側19。上述氣泡經過水上升到由箱內的水面和箱隔板17形成的上部空氣腔體24。氫氣與氧氣在上部腔體24內由隔板17和箱內的水面保持彼此分離。隨著氫氣與氧氣充注它們各自的上部腔體24，氫氣通過上述箱上側的接頭25流出上部腔體，氧氣通過上述箱上側的接頭26流出上部腔體。氫氣通過與殼體單元2的氫氣接頭28連接的管27流動。氧氣通過與殼體單元2的接頭30連接的管29流動。
[0027]如圖2所示，由汽油或柴油發動機32提供動力的車輛31裝配有可攜式氫氣補充系統I。由連接至電線34的車輛電池33對可攜式氫氣補充系統I供電。氫氣補充系統的電路包括真空開關35或其它發動機傳感器，以及操作控制開關(operator controlledswitch) 36，操作控制開關36在發動機運行時接通可攜式氫氣補充系統I的電路。一旦對可攜式氫氣補充系統I供電，氫氣通過與殼體單元2的氫氣接頭28連接的氫氣出口管37流到車輛發動機32的進氣口 38。氧氣通過氧氣出口管39流動，並在具有氧氣傳感器的汽油發動機的情況下排放到大氣中。上述兩種氣體能夠可選地結合用於不具有氧氣傳感器的柴油發動機車輛或其它內燃機。
[0028]圖4中示出了水箱6的一個替代實施方式。根據如圖4中所示的水箱6，隔板17a和17b被配置在箱的相對兩端以將水箱6分隔成氫氣部分18和氧氣部分19。各隔板17a, 17b沿著水箱6的內壁形成並自水箱6的底表面20延伸約1/4"。隨著水放入水箱6中，該箱在各隔板17a和17b的兩側均勻充注。
[0029]根據本發明之前所述的，隨著氫氣與氧氣注入它們各自的上部腔體24，氫氣通過上述箱上側的接頭25流出上部腔體，氧氣通過上述箱上側的接頭26流出上部腔體。或者，所述接頭25和26可由氣體收集器45和46替代。各氣體收集器45，46被構造為包括擋板47a和47b，所述擋板47a和47b用於防止水濺入或進入到管27和29中。各擋板47a，47b配置為從氣體收集器45和46的內表面垂直伸出。具體來說，擋板47a配置為從氣體收集器45，46的內表面的一部分延伸，該內表面的一部分與所述氣體收集器45，46的內表面的另一部分相對，擋板47b從所述氣體收集器45，46的內表面的另一部分延伸。
[0030]圖5A-圖5B中示出了安裝託架3的一個替代實施方式。安裝託架3具有形成在其中的安置在安裝託架3的角部附近的橢圓形孔48，橢圓形孔48用於容納布置在殼體單元2的底凸緣(undersigned)上的螺釘/雙頭螺柱。橢圓形孔48通過容納布置在殼體單元2的底凸緣上的螺釘/雙頭螺柱而使得殼體單元2能夠被可拆卸地附接到安裝託架3上。殼體單元2可從安裝託架3上拆卸，這就允許使用者拆卸該裝置以便進行包括加水、進行維修、更換部件及其它在內的維護。
[0031]舉例而言，電路可由如圖6所示的用於控制氫氣補充系統的控制電路50而提供。控制電路50包括真空開關35或者其它發動機傳感器、操作控制開關36、全球定位系統(GPS)51、與門電路52或其它類似電路以及開關53，所述真空開關35或者其它發動機傳感器在發動機運轉時提供正輸出，所述操作控制開關36在所述操作控制開關36被移動到接通位置時提供來自所述真空開關35的正輸出，所述全球定位系統51在汽車的速度超過預定的水平時提供正輸出，所述與門電路52或其它類似電路在所述操作控制開關36和所述GPS51的輸出都為正時提供正輸出，所述開關53在所述與門電路52供給正輸出時將電力切換給所述燃料電池5，因此使得所述燃料電池5在發動機運轉並且汽車速度超過預定水平時運轉。
[0032]當發動機的負載沒有超過預定水平且由氫氣補充系統生產並且供應到汽油動力發動機的氫氣的量落入預設的範圍之內時，所述氫氣補充系統在汽油動力發動機中最佳地運轉。
[0033]在汽油動力發動機中，氫氣補充系統所使用的電力由發動機交流發電機供應。如上所述，僅僅當發動機運轉並且汽車速度超過預定水平時，才供應電力。因此，氫氣補充系統施加在發動機上的負載與從交流發電機中取得的電力(以安培為單位測量)量有關。最佳地，當發動機上的負載不超過4安培的從交流發電機取得的電流或以另外一種方式測量的不超過56瓦特時，氫氣補充系統在汽油動力發動機上最好地運轉。應注意，安培或瓦特的量取決於發動機和交流發電機的規格(四、六或八汽缸，等等)。還應注意，柴油發動機具有不同的最佳負載設置。
[0034]另外，在汽油動力發動機中，氫氣補充系統產生並且供應到汽油動力發動機的最佳的氫氣量落在0.10?0.25升/每分鐘的預設範圍內。
[0035]在上述的基礎上，當發動機上的負載不超過4安培或以另外一種方式測量的不超過56瓦特並且氫氣補充系統產生並供應到汽油動力發動機的氫氣量落在0.10?0.25升/每分鐘的預設範圍內時，汽油動力發動機取得了最高的燃油效率(以公裡/加侖來測量)。
[0036]雖然已經描述了本發明的優選實施方式，但應該理解，在不脫離本發明的精神與範圍可以對其進行多種修改。所有此類修改均落入所附權利要求的範圍。
【權利要求】
1.一種可攜式氫氣補充系統，用於對內燃機供應氫氣，所述可攜式氫氣補充系統包括: 殼體單元； 燃料電池，安裝在所述殼體單元內，將水轉換成氫氣和氧氣； 水箱，安裝在所述殼體單元內，安置為向所述燃料電池供應水； 電源，用於對所述燃料電池供電； 發動機傳感器，用於檢測所述內燃機的運轉；和 操作控制開關， 其中，所述水箱包括至少一個箱隔板，所述箱隔板將所述水箱分隔成至少兩個部分，在所述水箱內被放入水時，所述至少兩個部分都充注水； 其中，所述水箱在其頂部至少包括用於分別收集氫氣和氧氣的第一氣體收集腔體和第二氣體收集腔體，所述氣體收集腔體由所述水箱的頂部表面、所述箱隔板和所述水箱內的水面形成； 其中，每個所述氣體 收集腔體在其頂部包括用於分配氫氣和氧氣中的一種至所述水箱外的接頭； 其中，在所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉且所述操作控制開關被激活時，所述電源對所述燃料電池供電； 其中，當供電時，所述燃料電池由供應到所述燃料電池中的水生產氫氣和氧氣，所述氫氣和氧氣被引導經過所述水箱進入所述水箱頂部的相應的所述氣體收集腔體中以用於適當的氣體分配，從而使得氫氣被供應到內燃機中以用於所述內燃機中的燃燒； 其中，所述燃料電池是質子交換膜(PEM)電解槽；並且 其中，所述PEM電解槽包括: 多個層，所述多個層包括:彼此相對布置的外部電極、電催化劑以及膜，所述外部電極中的一個是陽極而另一個是陰極，所述電催化劑分別布置在所述陽極和所述陰極上，所述膜布置在電催化劑之間；和 外部電路，所述外部電路以下述方式將電力施加到陽極和陰極，使電力以電子的形式從陽極沿外部電路流動到陰極並且使質子從陽極穿過膜到達陰極。
2.根據權利要求1所述的可攜式氫氣補充系統，進一步包括: 安裝託架，所述安裝託架將所述可攜式氫氣補充系統安裝到包括內燃機的車輛的表面上。
3.根據權利要求1所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述水箱安置在所述燃料電池的上方。
4.根據權利要求1所述的可攜式氫氣補充系統，進一步包括: 控制電路，所述控制電路具有開關，當所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉時，所述控制電路對所述燃料電池供電。
5.根據權利要求1所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述燃料電池包括: 多個層；並且 其中，電力以生產氫氣和氧氣的方式施加到所述燃料電池的相對的層。
6.一種將氫氣供應到內燃機的方法，包括:由安裝在殼體單元內的燃料電池將水轉換成氫氣和氧氣； 由安裝在所述殼體單元內的水箱對所述燃料電池供應水； 由發動機傳感器檢測所述內燃機的運轉； 在所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉且所述操作控制開關被激活時，由電源對所述燃料電池供電； 當供電時，通過所述燃料電池由供應到所述燃料電池中的水生產氫氣和氧氣，所述氫氣和氧氣被引導經過所述水箱進入所述水箱頂部的相應的氣體收集腔體中以用於適當的氣體分配；以及 將氫氣供應到內燃機中以用於所述內燃機中的燃燒， 其中，所述水箱包括至少一個箱隔板，所述箱隔板將所述水箱分隔成至少兩個部分，在所述水箱內放入水時，所述至少兩個部分都充注水； 其中，每個所述氣體收集腔體在其頂部包括用於分配氫氣和氧氣中的一種至所述水箱外的接頭； 其中，所述燃料電池是質子交換膜(PEM)電解槽；並且 其中，所述PEM電解槽包括: 多個層，所述多個層包括:彼此相對布置的外部電極、電催化劑以及膜，所述外部電極中的一個是陽極而另一個是陰極，所述電催化劑分別布置在所述陽極和所述陰極上，所述膜布置在電催化劑之間；和 外部電路，所述外部電路以下述方式將電力施加到陽極和陰極，使電力以電子的形式從陽極沿外部電路流動到陰極並且使得質子從陽極穿過膜到達陰極。`
7.根據權利要求6所述的方法，其中，安裝託架將所述可攜式氫氣補充系統安裝到包括內燃機的車輛的表面上。
8.根據權利要求6所述的方法，其中，所述水箱安置在所述燃料電池的上方。
9.根據權利要求6所述的方法，其中，當所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉時，具有開關的控制電路對所述燃料電池供電。
10.根據權利要求6所述的方法，其中，所述燃料電池包括: 多個層；並且 其中，電力以生產氫氣和氧氣的方式施加到所述燃料電池的相對的層。
11.一種可攜式氫氣補充系統，用於對內燃機供應氫氣，所述可攜式氫氣補充系統包括: 殼體單元； 燃料電池，安裝在所述殼體單元內，將水轉換成氫氣和氧氣； 水箱，安裝在所述殼體單元內，安置為向所述燃料電池供應水； 電源，用於對所述燃料電池供電； 發動機傳感器，用於檢測所述內燃機的運轉；和 操作控制開關， 其中，所述水箱包括至少一個箱隔板，所述箱隔板將所述水箱分隔成至少兩個部分，在所述水箱內被放入水時，所述至少兩個部分都充注水； 其中，所述水箱在其頂部至少包括用於分別收集氫氣和氧氣的第一氣體收集腔體和第二氣體收集腔體，所述氣體收集腔體由所述水箱的頂部表面、所述箱隔板和所述水箱內的水面形成； 其中，每個所述氣體收集腔體在其頂部包括用於分配氫氣和氧氣中的一種至所述水箱外的接頭； 其中，在所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉且所述操作控制開關被激活時，所述電源對所述燃料電池供電； 其中，當供電時，所述燃料電池由供應到所述燃料電池中的水生產氫氣和氧氣，所述氫氣和氧氣被引導經過所述水箱進入所述水箱頂部的所述氣體收集腔體中以用於適當的氣體分配，從而使得氫氣被供應到內燃機中以用於所述內燃機中的燃燒； 其中，所述水箱包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板被配置在所述箱的相對兩端以將所述箱分隔成氫氣部分和氧氣部分；並且 其中，各隔板沿著所述水箱的內壁形成並自水箱的底表面延伸至預定位置，以便當水被放入水箱中時，所述水箱在各隔板的兩側均勻充注。
12.根據權利要求11所述的可攜式氫氣補充系統，進一步包括: 安裝託架，所述安裝託架將所述可攜式氫氣補充系統安裝到包括內燃機的車輛的表面上。
13.根據權利要求 11所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述水箱安置在所述燃料電池的上方。
14.根據權利要求11所述的可攜式氫氣補充系統，進一步包括: 控制電路，所述控制電路具有開關，當所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉時，所述控制電路對所述燃料電池供電。
15.根據權利要求11所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述燃料電池包括: 多個層；並且 其中，電力以生產氫氣和氧氣的方式施加到所述燃料電池的相對的層。
16.根據權利要求11所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述水箱包括: 供水接頭，所述供水接頭安置於所述水箱的下側並且與連接到所述燃料電池上的進水接頭的管連接， 其中，水通過所述管供應到所述燃料電池，並且 其中，所述燃料電池進一步包括氫氣出口接頭和氧氣出口接頭，所述氫氣出口接頭和氧氣出口接頭通過另外的管與水箱下側的進氣接頭連接。
17.根據權利要求16所述的可攜式氫氣補充系統，其中，在燃料電池的運轉過程中，少量的水、氫氣泡和氧氣泡分別從燃料電池的氫氣出口和氧氣出口冒出並流入所述水箱的氫氣側和氧氣側， 其中，氣泡經過水上升到由箱內的水面和箱隔板形成的上部空氣腔體中，使得氫氣和氧氣在所述上部腔體內由所述隔板保持彼此分離，並且 其中，隨著氫氣與氧氣充注它們各自的上部腔體，氣體通過氫氣接頭和氧氣接頭流出所述上部腔體。
18.根據權利要求17所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述氫氣接頭和氧氣接頭分別能夠由氣體收集器來替代，所述氣體收集器被構造為包含用於防止水濺入或進入所述管中的擋板。
19.根據權利要求18所述的可攜式氫氣補充系統，其中，各擋板被構造為從氣體收集器的內表面垂直地伸出，並且 其中，第一擋板配置為從氣體收集器的內表面的一部分延伸，所述內表面的一部分與所述氣體收集器的內表面的另一部分相對，第二擋板從所述氣體收集器的內表面的另一部分延伸。
20.一種將氫氣供應到內燃機的方法，包括: 由安裝在殼體單元內的燃料電池將水轉換成氫氣和氧氣； 由安裝所述在所述殼體單元內的水箱對所述燃料電池供應水； 由發動機傳感器檢測所述內燃機的運轉； 在所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉且所述操作控制開關被激活時，由電源對所述燃料電池供電； 當供電時，通過所述燃料電池由供應到所述燃料電池中的水生產氫氣和氧氣，所述氫氣和氧氣被引導經過所述水箱進入所述水箱頂部的相應的氣體收集腔體中以用於適當的氣體分配；以及 將氫氣供應到內燃機中以用於所述內燃機中的燃燒， 其中，所述水箱包括至少一個箱隔板，所述箱隔板將所述水箱分隔成至少兩個部分，在所述水箱內放入水時，所述至少兩個部分都充注水； 其中，每個所述氣體收集腔體在其頂部包括用於分配氫氣和氧氣中的一種至所述水箱外的接頭；` 其中，所述水箱包括第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和第二隔板被配置在所述箱的相對兩端以將所述箱分隔成氫氣部分和氧氣部分；並且 其中，各隔板沿著所述水箱的內壁形成並自水箱的底表面延伸至預定位置，以便當水被放入水箱中時，所述水箱在各隔板的兩側均勻充注。
21.根據權利要求20所述的方法，其中，安裝託架將所述可攜式氫氣補充系統安裝到包括內燃機的車輛的表面上。
22.根據權利要求20所述的方法，其中，所述水箱安置在所述燃料電池的上方。
23.根據權利要求20所述的方法，其中，當所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉時，具有開關的控制電路對所述燃料電池供電。
24.根據權利要求20所述的方法，其中，所述燃料電池包括: 多個層；並且 其中，電力以生產氫氣和氧氣的方式施加到所述燃料電池的相對的層。
25.根據權利要求20所述的方法，其中，所述水箱包括: 供水接頭，所述供水接頭安置於所述水箱的下側並且與連接到所述燃料電池上的進水接頭的管連接， 其中，水通過所述管供應到所述燃料電池，並且 其中，所述燃料電池進一步包括氫氣出口接頭和氧氣出口接頭，所述氫氣出口接頭和氧氣出口接頭通過另外的管與水箱下側的進氣接頭連接。
26.根據權利要求25所述的方法，其中，在燃料電池的運轉過程中，少量的水、氫氣泡和氧氣泡分別從燃料電池的氫氣出口和氧氣出口冒出並流入所述水箱的氫氣側和氧氣側，其中，氣泡經過水上升到由箱內的水面和箱隔板形成的上部空氣腔體中，使得氫氣和氧氣在所述上部腔體內由所述隔板保持彼此分離，並且 其中，隨著氫氣與氧氣充注它們各自的上部腔體，氣體通過氫氣接頭和氧氣接頭流出所述上部腔體。
27.根據權利要求26所述的方法，其中，所述氫氣接頭和氧氣接頭分別能夠由氣體收集器來替代，所述氣體收集器被構造為包含用於防止水濺入或進入所述管中的擋板。
28.根據權利要求27所述的方法，其中，各擋板配置為從氣體收集器的內表面垂直地伸出，並且 其中，第一擋板配置為從氣體收集器的內表面的一部分延伸，所述內表面的一部分與所述氣體收集器的內表面的另一部分相對，第二擋板從所述氣體收集器的內表面的另一部分延伸。
29.一種可攜式氫氣補充系統，用於對內燃機供應氫氣，所述可攜式氫氣補充系統包括: 殼體單元； 燃料電池，安裝在所述殼體單元內，將水轉換成氫氣和氧氣； 水箱，安裝在所述殼體單元內，安置為向所述燃料電池供應水； 電源，用於對所述燃料電池供電； 發動機傳感器，用於檢測所述內燃機的運轉；和 操作控制開關， 其中，所述水箱包括至少一個箱隔板，所述箱隔板將所述水箱分隔成至少兩個部分，在所述水箱內被放入水時，所述至少兩個部分都充注水； 其中，所述水箱在其頂部至少包括用於分別收集氫氣和氧氣的第一氣體收集腔體和第二氣體收集腔體，所述氣體收集腔體由所述水箱的頂部表面、所述箱隔板和所述水箱內的水面形成； 其中，每個所述氣體收集腔體在其頂部包括用於分配氫氣和氧氣中的一種至所述水箱外的接頭； 其中，在所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉且所述操作控制開關被激活時，所述電源對所述燃料電池供電； 其中，當供電時，所述燃料電池由供應到所述燃料電池中的水生產氫氣和氧氣，所述氫氣和氧氣被引導經過所述水箱進入所述水箱頂部的所述氣體收集腔體中以用於適當的氣體分配，從而使得氫氣被供應到內燃機中以用於所述內燃機中的燃燒， 其中，所述可攜式氫氣補充系統通過附接到車輛表面上的安裝託架而被安裝到由內燃機驅動的車輛上。
30.根據權利要求29所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述安裝託架具有形成在其中的安置在所述安裝託架的角部附近的橢圓形孔，所述橢圓形孔用於容納布置在殼體單元的底凸緣上的螺釘/雙頭螺柱，並且 其中，所述橢圓形孔通過容納布置在所述殼體單元的底凸緣上的螺釘/雙頭螺柱而使得所述殼體單元能夠可拆卸地附接到所述安裝託架上，從而允許移除所述可攜式氫氣補充系統以便進行維護。
31.根據權利要求29所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述水箱安置在所述燃料電池的上方。
32.根據權利要求29所述的可攜式氫氣補充系統，進一步包括: 控制電路，所述控制電路具有開關，當所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉時，所述控制電路對所述燃料電池供電。
33.根據權利要求29所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述燃料電池包括: 多個層；並且 其中，電力以生產氫氣和氧氣的方式施加到所述燃料電池的相對的層。
34.根據權利要求29所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述水箱包括: 供水接頭，所述供水接頭安置於所述水箱的下側並且與連接到所述燃料電池上的進水接頭的管連接， 其中，水通過所述管供應到所述燃料電池，並且 其中，所述燃料電池進一步包括氫氣出口接頭和氧氣出口接頭，所述氫氣出口接頭和氧氣出口接頭通過另外的管 與水箱下側的進氣接頭連接。
35.根據權利要求34所述的可攜式氫氣補充系統，其中，在燃料電池的運轉過程中，少量的水、氫氣泡和氧氣泡分別從燃料電池的氫氣出口和氧氣出口冒出並流入所述水箱的氫氣側和氧氣側， 其中，氣泡經過水上升到由箱內的水面和箱隔板形成的上部空氣腔體中，使得氫氣和氧氣在所述上部腔體內由所述隔板保持彼此分離，並且 其中，隨著氫氣與氧氣充注它們各自的上部腔體，氣體通過氫氣接頭和氧氣接頭流出所述上部腔體。
36.根據權利要求35所述的可攜式氫氣補充系統，其中，所述氫氣接頭和氧氣接頭分別能夠由氣體收集器來替代，所述氣體收集器被構造為包含用於防止水濺入或進入所述管中的擋板。
37.根據權利要求36所述的可攜式氫氣補充系統，其中，各擋板配置為從氣體收集器的內表面垂直地伸出，並且 其中，第一擋板配置為從氣體收集器的內表面的一部分延伸，所述內表面的一部分與所述氣體收集器的內表面的另一部分相對，第二擋板從所述氣體收集器的內表面的另一部分延伸。
38.一種將氫氣供應到內燃機的方法，包括: 由安裝在殼體單元內的燃料電池將水轉換成氫氣和氧氣； 由安裝所述在殼體單元內的水箱對所述燃料電池供應水； 由發動機傳感器檢測所述內燃機的運轉； 在所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉且所述操作控制開關被激活時，由電源對所述燃料電池供電； 當供電時，通過所述燃料電池由供應到所述燃料電池中的水生產氫氣和氧氣，所述氫氣和氧氣被引導經過所述水箱進入所述水箱頂部的相應的氣體收集腔體中以用於適當的氣體分配；以及將氫氣供應到內燃機中以用於所述內燃機中的燃燒， 其中，所述水箱包括至少一個箱隔板，所述箱隔板將所述水箱分隔成至少兩個部分，在所述水箱內放入水時，所述至少兩個部分都充注水； 其中，每個所述氣體收集腔體在其頂部包括用於分配氫氣和氧氣中的一種至所述水箱外的接頭； 其中，所述可攜式氫氣補充系統通過附接到車輛表面上的安裝託架而被安裝到由內燃機驅動的車輛上。
39.根據權利要求38所述的方法，其中，所述安裝託架具有形成在其中的安置在所述安裝託架的角部附近的橢圓形孔，所述橢圓形孔用於容納布置在殼體單元的底凸緣上的螺釘/雙頭螺柱，並且 其中，所述橢圓形孔通過容納布置在所述殼體單元的底凸緣上的螺釘/雙頭螺柱而使得所述殼體單元能夠可拆卸地附接到所述安裝託架上，從而允許移除所述可攜式氫氣補充系統以便進行維護。
40.根據權利要求38所述的方法，其中，所述水箱安置在所述燃料電池的上方。
41.根據權利要求38所述的方法，其中，當所述發動機傳感器檢測到所述內燃機處於運轉時，具有開關的控制電路對所述燃料電池供電。
42.根據權利要求38所述的方法，其中，所述燃料電池包括: 多個層；並且 其中，電力以生產氫氣和氧氣的方式施加到所述燃料電池的相對的層。
43.根據權利要求38所述的方法，其中，所述水箱包括: 供水接頭，所述供水接頭安置於所述水箱的下側並且與連接到所述燃料電池上的進水接頭的管連接， 其中，水通過所述管供應到所述燃料電池，並且 其中，所述燃料電池進一步包括氫氣出口接頭和氧氣出口接頭，所述氫氣出口接頭和氧氣出口接頭通過另外的管與水箱下側的進氣接頭連接。
44.根據權利要求43所述的方法，其中，在燃料電池的運轉過程中，少量的水、氫氣泡和氧氣泡分別從燃料電池的氫氣出口和氧氣出口冒出並流入所述水箱的氫氣側和氧氣側， 其中，氣泡經過水上升到由箱內的水面和箱隔板形成的上部空氣腔體中，使得氫氣和氧氣在所述上部腔體內由所述隔板保持彼此分離，並且 其中，隨著氫氣與氧氣充注它們各自的上部腔體，氣體通過氫氣接頭和氧氣接頭流出所述上部腔體。
45.根據權利要求44所述的方法，其中，所述氫氣接頭和氧氣接頭分別能夠由氣體收集器來替代，所述氣體收集器被構造為包含用於防止水濺入或進入所述管中的擋板。
46.根據權利要求45所述的方法，其中，各擋板配置為從氣體收集器的內表面垂直地伸出，並且 其中，第一擋板配置為從氣體收集器的內表面的一部分延伸，所述內表面的一部分與所述氣體收集器的內表面的另一部分相對，第二擋板從所述氣體收集器的內表面的另一部分延伸。
【文檔編號】F02B43/10GK103764990SQ201180073180
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2011年9月30日 優先權日:2011年9月2日
【發明者】唐納德·沃德·歐文斯 申請人:唐納德·沃德·歐文斯