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根据需要通过电解制造的作为内燃发动机的部分混合燃料源的氢气和

阅读:255发布:2020-05-28

专利汇可以提供根据需要通过电解制造的作为内燃发动机的部分混合燃料源的氢气和专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种包含当与基于化石的 燃料 一起使用来为常规的内燃 发动机 提供动 力 时作为部分燃料源的氢气和 氧 气的方法。氢气和氧气是在根据需要且装到交通工具上或在固定应用中的 电解 器单元中通过电解制造的,这消除了对高压储氢罐的需求。当所述气体经由进气组件引入到发动机的 燃烧室 内时,它们通过增大空气燃料比而提高了燃烧发热的效率,从而导致最佳发动机性能所需的基于化石的燃料减少,所述气体有效地成为部分混合燃料源。该方法包括适于所有尺寸和类型的装置、寒冷天气的应用和更长久的操作能力的可扩展性。作为直接相关的附加益处,此方法减少了二氧化 碳 的排放以及不同数量地减少了其他 温室 气体 的排放。,下面是根据需要通过电解制造的作为内燃发动机的部分混合燃料源的氢气和专利的具体信息内容。

1.对现有可用技术的改进:
1.由单独的和独立的中央储器组成,所述中央储水器通过自动或手动控制方法用水再填充一个/多个电解器单元;
2.由特殊设计的加热系统、除湿方法或电加热元件组成,所述特殊设计的加热系统加热中央储液器中的水,以便通过传导传热系统和/或对流传热系统在天气寒冷的应用中解冻水或防止水结,所述电加热元件用于某些应用;
3.由定制设计的组成,所述定制设计的阀用于自动维持一个/多个水解器单元内的水位;
4.特征在于按比例缩放的能,使用一个或多个水解器单元,例如允许从割草机或在交通工具的罩下的装置的小型装置,直至火车、重型采矿、林业或农业装置以及固定发电站上的装置的更大的一个/多个单元;
5.包括专的再充电系统的独立和专用的电源;
6.由耐候性包装中的可自动或手动调整的电压调节器以及调整电压和电流输入的多功能电源包组成;
7.由灰尘过滤系统组成;
8.由定制设计的防溅罩组成;
9.基本上由引起准涡轮效应的中央机械感应低压气体传送设备组成;
10.由可拆卸的湿气收集器系统组成;
11.特征在于在交通工具的计算机中更改燃料喷嘴开启序列的时机,特别控制工作循环。
12.由专门设计的、预制的和可按比例缩放的容积模组成,所述容积模块用于非金属、基于塑料的部件和制剂的最终使用要求;
13.基本上由预制的内板组件组成,所述内板组件按照最终使用的要求被专门设计且可按比例缩放,所述内板组件由非磁性、基于金属的板、基于塑料的部件和接头构成且都与水解溶液相容;
14.特征在于基于计算机的系统,基于车载的便携式排放物测量设备,所述排放物测量设备包括直接安装在交通工具上的关键位置处的传感器,以便有效地测量温室气体排放物以及确认、认证和量化所述排放物,并具有计算移动减排信用额(MERC)的能力以便评估世界信用额交易贸易的值。
1.由被称为水解器单元的装置的使用方法组成,所述水解器单元依靠电解和随后的输送系统来制造氢气和气,所产生的氢气和氧气被装入现有的内燃发动机的进气系统中,以便当在诸如机动车的应用中或诸如固定发电站(发电机组)的使用内燃发动机的固定应用中被加入到用于操作任何内燃发动机的基于化石的燃料中时,用作部分燃料源,所述水解器单元和输送系统包括:
水解室,所述水解室是用作容积模块的立方封闭物,其以基于塑料的化合物制造并与电解溶液相容,其被构造成具有可按比例缩放的和成比例的尺寸和形式,以便适合最终使用要求的装置,具有可移动的观察板以便执行内板组件、其他内部部件的定期维护和所述电解溶液的维护;
基于水的电解溶液,其包括蒸汽蒸馏水、去矿物质水或普通的市政供应的自来水连同诸如氢氧化的电解剂,当引入直流(DC)电荷时,激活电解过程,所述电解溶液起到所述电解过程的催化剂的作用;所述电解溶液部分填充所述水解器容积模块,以便覆盖所述内板组件,以使得氢气和氧气的制造最大化,并使得形成的氢气和氧气在水解器模块内的所述电解溶液的水平之上将具有充足的空间,以便散播到位于所述水解器模块的最上面部分的管内,用于将氢气和氧气输送到内燃发动机的所述进气系统中;
一个内板组件或多个内板组件,其由单个基于金属的板组成,使得所述单个板以允许一个或多个带正电的阳极电极和带负电的阴极电极安装到所述板组件的方式被互联;间歇地将所述互联的板定位为一个带正电荷的板与一个带负电荷的板,使得全部数量的单个板构型适合特定装置的可按比例缩放的要求和尺寸要求;这些间歇板被放置为使得在形成电池组件的交替放置的带正电荷的阳极板与带负电荷的阴极板之间产生空间从而形成室组件,当所述阳极电极和阴极电极被完全地或部分地浸没在所述电解溶液中时,允许所述电解过程从电解溶液的水成分中分离出氢气分子和氧气分子以及氢原子和氧原子;所述板组件与满足最终使用要求的可扩展性成比例,所述板组件由最少一个带阳极电荷的金属板和一个带阴极电荷的金属板组成,以及所述板组件由最多数量的多个带阳极电荷的板和带阴极电荷的板组成,并使得当使用多个且分离的板组件时,正电极和负电极被串联互联,且两个主电极即一个正电极和一个负电极被直接连接到主DC电源;
一个或多个内板组件,其被固定到所述水解器容积模块的侧面或顶部,这由尺寸、可扩展性和最终使用来确定;所述内板组件被也用作阳极柱和阴极柱的高导电的螺栓固定在一起,以便提供流过形成每一个组件的所有所述板的间歇的正电流和负电流的连续流,并进一步由固定形成完整的内部板组件所需数量的板的一个或多个不导电的基于塑料的螺栓、间隔物和螺母来固定;
一个或多个防溅罩,其在所述容积模块内;
市购的减压阀;
市购的液位传感器,其带有远程光信号,所述远程光信号被方便地定位为当水解溶液的水平已经达到所述水解器容积模块内的所述板组件或多个板组件的顶部处的临界高度时警告用户;在诸应用中,如果安装了储水器,则带有远程光信号的所述液位传感器安装在所述储液器上,当所述系统需要额外的水时警告用户;
在某些应用中,结合了两个单独的市购的浮子开关的系统安装在所述水解器容积模块内部的内壁上并用于维持水解溶液的安全水平,当所述水解溶液达到临界的低水平时,激活一个阀,激活水从所述中央储液器流入所述水解器容积模块内,另一个浮子传感器用来发出使水停止从所述储液器流入所述水解器单元中的信号;此过程结合了电磁阀,当所述电磁阀接收到来自所述浮子开关的信号时,其被设置成开启或闭合;
直流(DC)电荷,其由交通工具自己的电池产生或由辅助的和独立的DC电源产生,诸如专门用于为所述水解器模块内的所述板组件提供必要的电压和电流的第二电池,此辅助电池由交通工具的交流发电机充电,且此电池由市购的电池隔离器充分充电、维持和控制,当从单个交流发电机为多个电池充电时,所述电池隔离器是必需的;所述电解过程需要的所述电荷,由交通工具自己的电池产生或由与市购的继电器开关一起使用的第二辅助电池产生,以便仅当发动机实际操作时,为水解器产生电能;在某些应用中,当使用DC-DC变换器(以下称为电源包)时,需要所述继电器;或当不使用电源包而将所述水解器单元串联地直接连接到电源时,所述继电器连接到启动信号,例如交通工具或发电机组内的油压开关或点火开关,并仅当发动机运行时,用作开始所述电解过程的信号;所述继电器和相关的保险丝连接器用作安全预防措施,以确保仅当发动机运行时制造氢气和氧气;
其中所述水解器单元在特定的应用中由恒定的DC电流供电并由电源包控制;以及在一些应用中,由所述电源包控制的电输出被自动地调整,这取决于由发动机的RPM来规定的交通工具的速度,当氢气和氧气进入所述燃烧室时,直接地调整并按比例地减少了操作所述内燃室所需的化石燃料的量,由此增加或减少了用作部分燃料源的这些气体的量;
在某些较大规模的应用和装置中,如果需要非常高水平的氢气和氧气输出,则使用包含一个或多个内部室组件的多个水解器容积模块,或如果具有多个内部室组件的单个水解器容积模块被结合入单个容积模块内时,那么每个内部室组件的阳极柱和阴极柱被串联地连接,此过程消除了对电池包来控制通常由所述电池包提供的递降和递升电流功能的需求,因此允许直接连接的所述阳极柱和阴极柱直接连接到电池,但是受到保险丝连接器的保护;
在较大规模的应用和装置中,诸如4级到8级货车和公共汽车机车、大型船只和诸如发电机组的固定应用中,所述系统使用分离的额外的储水器以允许延长操作所述水解器,所述储液器由基于塑料的化合物或诸如不锈的金属构建成用于气候温暖的应用的单壁构型或用在气候寒冷的应用中的双壁保温构型;此储液器包含用于延长操作的充足供给的水,由所述水解溶液中的水成分的预期消耗并考虑内部室组件的数量来计算;此水经由基于塑料的管被传输到所述水解器容积模块,所述管从排放出口经由所述储液器内的接头连接到基于重力的、机械、浮控阀的顶部入口点处的接头,水由此分散到所述水解器单元中,此系统输送水,以便维持所述水解溶液的预定水平和充足水平,以连续覆盖所述板组件;由基于塑料的化合物构建的机械操作的阀与所述电解溶液相容;所述系统进一步由螺纹或棘齿型管夹持装置组成,使用螺纹或轮的装置将管的侧面压在一起,所述管位于储液器与所述阀的顶部之间,以便机械降低水压,只留下微小开口以便水从所述储液器流入所述阀;这样,进一步调节水从所述储液器到所述水解器容积模块的重力流动,以类似于医疗静脉供给的方式,由此,例如,当在所述电解过程消耗所述水解溶液的一滴水成分时,一滴水将从所述储液器释放到所述容积模块中,在所述电解过程的期间,此预调节以近似等于所述水解溶液的水成分的减少的消耗率的速率进行,水以近似相同的速率从所述储液器释放到所述水解器单元中,允许在所述水解器容积模块内维持水解溶液的恒定水平,并进一步维持所述水解溶液内的恒定浓度水平的水解剂,因为所述电解过程只消耗所述水解溶液里的水成分,且由此所述水解剂在所述电解过程中未被消耗,因此通过按照维持水解溶液的预定水平所要求的来添加水,则浓度水平也将保持恒定;
在某些应用中,且更具体地说,在交通工具的罩或在4级到8级货车框架上,或在排气管支撑支架上,且在诸如冷藏货车拖挂车的某些应用中,若辅助储液器不可行,那么所述水解器容积模块被构建成允许额外的、预混合的水解溶液被包括在容积模块内的尺寸、尺度和形式,需要调节所述电解剂的浓度水平,实际上以足够的量降低了浓度水平的百分比以适合额外的水供给,但允许氢气和氧气的最大输出,以及进一步允许所述水解溶液中的所述水解剂的足够浓度,以便在寒冷气候的应用中不会结冰;当电解过程发生时,此过程允许降低所述水解溶液的水平,这是由于所述水解溶液的水成分被消耗和减少,这有效地产生水解剂的更高浓度,这增大了水解剂的浓度,因此,预先计算预混合的水解剂的浓度水平,以便不会将水解溶液的最大浓度增大到高于要求的水平;以此形式,水解器模块包含必要的板组件、容纳额外的水解溶液的有效地用作自储液器的额外空间、独立的湿气收集器和使得湿气和水解剂回到水解器模块的排放系统、内部防溅罩,且当利用独立的电池DC电源时,最显著地消除了在特定应用中对电源的需求。
由基于除湿过程的大气水回收系统组成,由此,在除湿装置的周围的温暖的大气中,将会从周围的气团提取所述湿气且所述湿气将会聚积在独立的储液器中,由此提供进入所述水解器容积模块的连续供给的水,此系统包括机械的、基于重力的、自动操作的阀和预定的进料管且还受到管夹持装置的控制;此系统利用除湿装置中的自动关闭的阀,以便不会造成由除湿过程产生的水溢流,基本上来说,此过程用在较大型应用中,诸如机车、大型船只和发电机组;
若利用单壁或双壁储液器,在寒冷气候的温度下加热水是防止水结冰或解冻水所必须的,此通过将交通工具的防冻液或冷却剂从辐射器系统转移通过由高度传导的金属构建的辅助的加热器罐单元来进行,且通过传导传热和对流传热过程的组合,这将加热储液器的与加热器罐单元的侧面直接接触的侧面,包含流过加热器单元的加热的辐射器冷却剂的稳态流,加热器单元由加热罐单元内的内部挡板式曲折隔离器构建,允许冷却剂通过耐高温管件和接头从交通工具的冷却剂系统内的出口点自由地流到加热器单元中的入口点,然后经由耐高温管件和接头,从加热器单元经由出口点回到交通工具的主冷却剂循环;
若利用单壁或双壁储液器,在寒冷气候的温度下加热储液器内的水是防止水结冰或解冻水所必须的,这通过转移来自交通工具的主废气排气管中的交通工具自己的废气的一部分来进行,通过将可调整的、基于金属的、套管型装置插入在发动机与消声器之间的排气管的部分中来进行;此装置具有半圆形分隔物的操纵杆,按照要求,该操纵杆可通过手动调整来用于寒冷气候的条件中,用于保持开启或闭合位置,半圆形分隔物安装在排气管内的圆周的内部,有效地具有转移来自发动机的废气流的约一半或期望量的能力;当操纵杆被设定成完全打开的位置时,那么此过程将允许热的废气从发动机自由地流动,通过下部排气管,通过套管型装置,通过消声器且随后从排气管的开口端进入大气中;当操纵杆被设定在闭合位置时,其将闭合排气管开口的一半或更少,只允许热废气部分流入大气中,而另一半或更少的热废气将会被转移通过被安装到套管型装置的位于半圆形分隔物的操纵杆之下的下部部分的管,热废气被部分转移入加热器单元中,循环通过内部挡板构型并从出口位置排出而进入连接至套管型装置的位于半圆形分隔物的操纵杆之上的上部部分的管中,使热废气回到套管型装置内的重入点并进入排气管中;当交通工具正在运行和操作时,通过传导传热和对流传热,由加热器单元的与储液器的壁直接接触的壁产生的热将会使存储在储液器中的水融化;
螺旋型布置的高度导热的金属带以围绕排气管或发动机歧管进行缠绕的方式被设置,这取决于装置的位置,排气管和发动机歧管都是自由热的来源,而多带金属线圈布置的其他端直接扎在储液器单元的周围以通过传导传热避免储液器内的水结冰或融化水;
当易于利用来自插入式来源的AC电流时,诸如在当货车通常被停放且不运行的情形时,将模块加热器单元插入到所述储液器中,以便当停放交通工具且可利用AC插入电流时,避免水结冰。
由连接到由耐候性菱形板或高冲击塑料复合材料构建的主箱型容器的灰尘过滤附件组成,此容器用于存储系统的所有主要的部件以进一步保护输送系统的各部件免受气候的影响,且避免灰尘和道路污垢进入水解器容积模块的部件以及包括电连接件和在某些应用中的电源包的其他部件中;此箱型容器类似于鞍型电池或存储箱,或通常附着于货车框架的圆柱形的气滤型封闭物,这些容器还被构建成安装到8级货车的消声器支架上的形式,如果装置保证的话;
气体传送设备,当多个水解器单元被使用在某些应用中时,允许所产生的氢气和氧气经由管状连接件和接头从多个水解器单元被引入到单容器型装置中,这还包含湿气过滤物质和用作阻火器或防火器的不锈钢刮刀,具有一个或多个出口点以便借助增大的压力将氢气和氧气再次转移到发动机的进气组件;
可手动拆卸的湿气收集器设备,其包含过滤物质以防止湿气和水解剂污染物进入通往进气系统的管件中,一组不锈钢刮刀插入到所述设备中以用作阻火器或防火器,带两端的喷嘴连接器且其在拧入所述湿气收集器设备中的部分上具有排放孔;此设备经由所述喷嘴连接器直接安装到所述水解器容积模块的顶部并用作所述氢气和所述氧气的出口点,同时捕集湿气和水解剂污染物,且随后允许所述湿气和所述污染物通过排放孔流回到容积模块中;若足够的空间可被利用来安装此系统,则使用此设备;若空间不允许此设备被直接附着于所述容积模块的顶部,那么所述湿气收集器设备可以被安装并被固定在所述容积模块上分开的位置处且具有足够长度的管件连接至所述设备底部处的接头以及所述容积模块的顶部处的接头,有效地允许所述氢气和所述氧气流入所述设备中,并使所述湿气和来自所述水解剂的任何污染物被捕集在所述过滤物质中,且使所述湿气和污染物依靠重力流回到所述容积模块中,但允许所述氢气和所述氧气自由地流过所述湿气收集器并进入出口管;所述湿气收集器在所述设备的顶部处具有出口阀以便所述氢气和所述氧气通过一段管件被转移至所述内燃发动机的所述进气组件;
对所述交通工具的计算机上的电阻的改动,以便通过调节所述交通工具的氧气传感器和所述交通工具的燃料喷嘴的开启和闭合序列的时机来允许更干净的空气进入化石燃料混合物中,允许所述氢气和所述氧气进入所述燃烧室并成为部分燃料源;
一组基于计算机的传感器,其能够测量因化石燃料的燃烧而产生的各种温室气体排放物以及颗粒物质、氮的氧化物和硫的氧化物排放物;此组传感器安装在交通工具和固定式应用中的关键位置处,以便为了交易信用额而确认、认证和量化排放物;所有的排放物都通过车载计算机进行测量和监测并存储在盘上;或通过外部的中央计算机,并将已收集的数据存储在盘上的且然后下载到所述中央计算机中。
2.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其包括水解器单元,所述水解器单元是具有尺寸可扩展性的立方的容积模块,所述容积模块优选由聚丙烯共聚物塑料构建但不限于此,被构建为适于小型或大型应用中的装置的缩小或放大尺寸的形式,这些应用例乘坐式割草机、叉式升降装载车、小汽车、厢式货车、皮卡、SUV、8级货车和公共汽车、机车、船只、发电机组;所述容积模块按照要求,呈正方形、矩形、圆柱形或可变化的形状。
3.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其包括水解溶液,其中所述电解剂是与蒸汽蒸馏水或去矿物质水或市政自来水混合的氢氧化钾、碳酸氢钠或氢氧化钠,其浓度水平按电解液比水成分的体积计在15%到30%之间。
4.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其中所述内部板组件利用304或316型不锈钢板,其呈实心的扁平状、穿孔的、线性锯齿状或有纹理的表面,或具有烘烤的包含不锈钢颗粒的陶瓷基化合物的表面的板,以便增加板的表面而不会增大板的尺寸来有效地制造较高水平的氢气和氧气。
5.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其包括防溅罩,所述防溅罩由穿孔的或实心的基于塑料的板连同插入水解器容积模块内在板组件上的基于橡胶的穿孔的膜构建,以防止或减少进入气体输送管中的通过电解过程产生的氢气和氧气的分子扰动形成的气泡的量。
6.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其包括辅助的和独立的电源,所述电源使用单独的12V或6V的电池和电池隔离器以便为独立的电池再充电,在某些较大规模的应用中所采用的此系统消除了对使用交通工具自己的电池的需求。
7.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其在某些应用中按照要求使用DC到DC电源包,所述DC到DC电源包以供给必要的电源来调节与当怠速或当高速行驶时的交通工具的RPM和速度有关的氢气和氧气的生产能力的方式被制造。
8.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其在诸如8级货车或发电机组的某些较大规模的应用中要求高水平的氢气和氧气,所述装置和气体输送系统包括使用串联互联的多个水解器容积模块且包含高的气体输出室组件,或结合了多个室组件的单个水解器容积模块,所有水解器单元串联地连接;或者消除了使用电源包的形式。
9.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其中手动填充的单壁或双壁储水器被安装并用于将水解过程扩展使用在温暖的气候下,或寒冷天气的气候下,结合了加热系统,以通过使用结合了交通工具自己的防冻系统或排放系统的基于对流传热和传导传热过程的加热系统,融化结冰的水或防止水结冰;加热线圈系统或模块加热器。
10.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其中利用除湿过程的大气水回收系统用于自动填充水解器容积模块。
11.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其包括以允许储存额外的低浓度水平的水解溶液的形式构建的水解器容积模块,以便延长操作,由此消除了对额外的储液器、加热系统和电源的需求,并结合了应用在冷藏拖挂车或货车牵引车上的内部防溅罩以及内置湿气收集器和湿气回收。
12.如权利要求1所述的装置和气体输送系统,其结合了由基于塑料的化合物构建的

说明书全文

根据需要通过电解制造的作为内燃发动机的部分混合燃料

源的氢气和

[0001] 优选实施方案、规格和详述
[0002] 所述方法由以下方面组成:
[0003] (a)用于制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法,其还包括根据权利要求12的配置在一起的一个或多个电解器单元,并当需要超过一个电解器单元以获得最佳发动机操作时,使这些单元并联地或串联地电连接。所述容积模(containment module)(一个/多个电解器单元)由特定的非金属塑料化合物或预定形状(圆柱形或几何形状)(图5A、5B、5C、5D1、5D2)的化玻璃构建,并按照最终用途的要求“依尺寸改变比例”,且更具体地包括聚丙烯、Kraylon塑料、ABS塑料、聚氯乙烯(PVC)、超高密度量(UHMWPE)聚乙烯、超高密度聚丙烯(UHDPP)制成的塑料,但是不排除适合所述容积模块的任何其他类型的塑料或基于玻璃的产品。所述容积模块可通过注射模制操作或通过挤压工艺按规格制造;由市售的模块获得;且对于某些应用来说,如果需要的话,所述解器模块可以被由不同厚度的聚丙烯(UHMW-PP)“薄片”制成的特别设计的模块进一步构建,这些“薄片”是按照规格被切割且通过塑料焊接操作被组装成要求的尺寸、规格、安装限制、厚度限制以及内板组装限制或任何其他相关标准的零件。所述方法还包括通过采用块或圆柱体的机械式腔取出工艺(mechanical cavity extraction process)预制的UHMW(超高分子量)聚乙烯或聚丙烯塑料,此外,当保证特殊应用时,所述方法不应该排除任何其他类型的塑料化合物、基于玻璃的化合物或可能需要来满足特定的最终用途的要求的合适的金属复合物(metallic composite)。
[0004] (b)根据权利要求13的用于制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法还包括由两个或更多个平的、实心的或穿孔的、非磁性不锈钢板(如图10A、10B、10C、10D、10D1、10E、10E1、10E2所示)组成的所述水解器单元的内部部件,非磁性不锈钢板包括不同类型的不锈钢,且更具体是类型SS304、SS306、SS310、SS314和SS316;包括可变gauge,例如16gauge或18gauge,且如果需要的话高达24gauge且包括24gauge,但是不排除可能需要的任何其他计量器尺寸或传导材料,且此外,这些都由具体的装置要求的单元的尺寸来确定,包括所要求的所述板的必要形状和尺寸,以便安装在根据权利要求12的所述容积模块或一个/多个水解器单元的内部(图5A、5B、5C、5D1、5D2)。所述板构成制造所述气体所要求的内板组件的基础,且所述板组件由可变尺寸和可变数量的板构成,以便在尺寸限制、容积模块限制、所要求的气体量、电输入量的范围内来最优化所述氢气和氧气的制造,所有这些都是最佳发动机的操作所要求的。所述板被基于塑料的、优选由某些化合物制造的间隔物、螺栓螺母垫圈、止动垫圈隔开,化合物诸如尼龙、聚乙烯、聚丙烯或UHMW,但是不排除对所述水解溶液具有中性和惰性反应的任何其他合适的塑料化合物,所述水解溶液包括氢氧化与蒸馏水或去矿物质水的预定混合物,但是不排除作为电解过程所需的水解剂的任何其他化学品,并且所述水解溶液包括但不限于这样的其他水解剂,诸如作为可以用作水解剂的可选择的水解物质的示例的氢氧化钠、酸氢钠、碳酸钠、柠檬酸钠。所述板将板之间的距离理想地设定为0.9525厘米(3/8英寸)(图10B),但是不排除最佳电解器性能所要求的任何其他合适的间距,从0.3175厘米(1/8英寸)到高达5.08厘米(2″英寸)的范围,且无需预设间距限制,且就这一点而论,所述间距是因电解器单元的尺寸和最佳发动机性能所要求的氢气/氧气输出的水平而需要的间距。板组件用这样的方式构建:
产生室(cell),并用允许所述水解溶液自由流经所述容积模块且能够完全覆盖所述板组件的方式安装所述室组件。连接必要的板以便电流流过的金属内部部件由SS304或18.8不锈钢制成,且如果需要的话,包括吊环螺栓、各种类型和大小的螺栓、螺母、垫圈、止动垫圈和不锈钢棒。所述不锈钢部件的尺寸取决于电解器单元所需要的尺寸而变化。所述不锈钢部件在板组件的板之间形成电触点,并用作阳极阴极连接的电输入柱,以便允许DC电流流经所述板来激活电解过程。内部部件还包括非反应性的(对水解溶液)氯丁橡胶或硫化橡胶垫圈,且所述橡胶处理的部件可包括Hypolon橡胶,其具有需要的成分和硬度(耐久性)和适合密封一个/多个容积模块的所有开口以便形成内部气密容积模块的尺寸。所述容积模块或一个/多个水解器单元包含如上所述且进一步详述的预定水平的电解溶液,诸如在半个百分比浓度0.5%的水解溶液浓度水平到60%的水解溶液浓度水平之间的预先测量的浓度的水(优选蒸汽蒸馏水)与氢氧化钾(KOH)的混合物,以便产生所述气体的最佳量和操作一个/多个单元的最大效率,但是不排除使用任何其他类型的电解溶液,例如在天气暖和的气候下使用时的去碘化钠或结晶的碳酸氢钠的混合物。在某些应用中,在单个容积模块里安装多个内板组件(例如,两个或更多个板组件,板组件可以由最少两个或更多个单个板组成-可能如图10E所示的每个板组件六(6)个板或如图10A和10B所示的每个板组件八(8)个板)。如果需要的话,将具有多个二板组件(图10E2)到四板组件(图
10E1)和附加的组件的所述板组件安装在单个容积模块里(图10E),以便使最佳效率所需的空间、尺寸、水解溶液、电输入或任何其他限制最大化。在某些应用中,诸如在天气寒冷的气候中,电解溶液必须具有比水低得多的温度,从而允许在零度以下(0摄氏度/32华氏度并至-50℃/-70°F)的温度下操作电解器单元。一直维持充足的电解溶液,以便完全覆盖不锈钢板(如图10D和10D1所示的示例并在所述水解器单元的所有形式中都是适用的),以便为了最佳效率,或最少为了部分效率,维持所述气体的最大的、受控的和恒定的流量,如果水解溶液没有被维持在板之上的话,那么至少覆盖板的表面的一半以维持操作一个/多个水解器单元的部分效率。所述方法包括市购的机械或数字浮控开关以及气体传输、再注水进入点和出口点所需的各种形式的和接头、在预定的PSI(磅每平方英寸)设置的减压阀、止回阀以及在某些应用中的保险片(rupture disc)。如果需要的话,所有这样的阀和设置与电解溶液相容。该方法中还包括必要的管道和导管、连接根据权利要求5的所述电源并用于根据权利要求6的电源包的尺寸恰当的电线,以及如果合适的话市购的警示灯、电流表、电压表、电连接器、水位指示器或观察孔以及温度计。此外,所述方法包括或可以包括定制的主容器壳,以允许所述电解过程的所有主要部件安装在壳的内部或连接到其上,并可以包括但不限于:1)由不锈钢、花纹板钢或制成的两件式定制耐候性盒子;
2)改动的市购的圆柱形或方形钢气罐,专改动成有切口观察板,或3)通过专门为所述方法构建的定制的容器壳,从而允许所述完整方法的所有或大部分部件安装在例如8级牵引车挂车驾驶室框架上;还包括4)圆柱形不锈钢容器壳,其类似于市购的空气滤清器的车的壳,但是为所述方法专门定制,以及还包括5)具有带咬合式封闭物的盖的定制的电池型盘,其类似于市购的半拖挂式卡车上使用的电池盒。
[0005] (c)用于制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法还包括从根据权利要求1的单独的和独立的充满水的储液器再注满所述一个/多个水解器单元的方法。所述独立的、定制的充满水的储液器特别由诸如聚丙烯或聚碳酸酯的耐高温塑料构建,但是不排除其他耐高温塑料化合物,或金属复合材料,例如不锈钢,但是不排除其他耐热金属(图1A、2B、2B1、2B2、2B3)。此外,所述储液器是定制的双壁构型,且在两个壁之间具有内部泡沫保温层,以便在天气寒冷的气候时使用在装置中,所述壁使用的是耐高温塑料化合物或金属复合材料。所述双壁储液器能够经受住如根据权利要求2所需要的加热到约85摄氏度(200华氏度)的恒定的高温液体(防冻溶液或冷却剂)的入流且能够经受住达到零下-50摄氏度的极冷温度,以便在天气寒冷的应用中承受住所述储液器内部存储的所述水的结冰而不损坏所述储液器。根据权利要求1的所述方法还包括定制的不附加保温层的单壁构型的储液器,使用如上所述的在天气暖和的气候下使用的合适的塑料化合物或金属复合材料,该单壁构型的储液器在极热或极冷的应用中是不需要的。定制所述储液器以便适合尺寸限制和形状限制,并容纳具体应用中的完整方法所要求的水的体积。
[0006] 所述储液器还包括以下构型中的一种,这取决于装置限制和尺寸限制。
[0007] (c-i)根据权利要求1的单独的和独立的中央预填充储水器(图1A、2B),连同固定单元(holding unit)(图1A)和优选蒸汽蒸馏水,但是不排除去矿物质水或自来水,以及当这样的装置允许所述储液器放在比一个/多个电解器单元高的水平时,允许水受重向下流过进料管或多个进料管而经由平行系统进入单个水解器或多个水解器单元中,这取决于所述方法的最终用途。所述方法用在天气暖和的气候中,而在天气寒冷的气候时,此储液器通过根据权利要求2(图2B2、2B3、3A和3B)的传导传热系统和/或对流传热系统进行加热,此方法还包括经由根据权利要求3的特殊阀(统一显示在图4A-1A/4A1B/4A2/4A3)的水位控制,但是不排除,作为次要功能,使用市购的机械或数字、垂直或水平浮控开关连同电激活电磁开关来调节所述一个/多个水解器单元内的水位,这可能对某些装置来说是合适的。在电解过程积极发挥作用的过程中,当所述阀的浮子部分因所述水解溶液的水平降低而被机械激活时,随着水从所述中央储液器释放入所述一个/多个水解器单元中,根据权利要求3的所述特殊阀自动维持水解溶液的适当水平。随着电解过程缓慢地造成所述水解溶液的水平降低,所述一个/多个水解器单元的再填充由所述特殊阀同等地且自动地维持和控制。
[0008] (c-ii-a)根据权利要求1的单独的和独立的预填充储水器(图1A,2B),其优选用蒸汽蒸馏水进行预填充,但是若需要的话,不排除用去矿物质水或自来水进行预填充,当装置不允许所述储液器被放在比一个/多个电解器单元高的水平且由此不能应用重力供给时,以及当天气寒冷的气候对所述再填充系统有效地发挥作用不产生帮助时,该方法将允许水通过一个或多个输送导管流入一个/多个电解器单元,此方法利用了安装在所述储液器与所述一个/多个水解器单元之间的合适位置装置,以便当所述泵被用户使用开启/闭合开关手动激活时、且当由水位警示灯、警示计或观察孔确定所述水解溶液的水平是低的且必须引入一定量的新的水来再填充所述一个/多个水解器单元时,允许水的流动。此方法用在天气暖和的气候中,而在天气寒冷的气候时,所述储液器将通过根据权利要求2的传导传热和/或对流传热系统进行加热,且此方法还包括经由根据权利要求3的特殊阀的水位控制,在所述一个/多个水解器单元内预先设定最大的水填充水平,但是不排除使用呈水平或垂直形式的市购的机械或数字浮控开关,以便调节所述一个/多个水解器单元内的水位。
[0009] (c-ii-b)根据权利要求1的单独的和独立的预填充储水器(图1A、2B),其优选用蒸汽蒸馏水进行预填充,但是若需要的话,不排除用去矿物质水或自来水进行预填充,当装置不允许所述储液器被放在比一个/多个电解器单元高的水平且由此不能应用重力供给时,以及当天气寒冷的气候对所述再填充系统有效地发挥作用不产生帮助时,该方法将允许水通过一个或多个输送导管流入一个/多个电解器单元,此方法利用了安装在所述储液器的出口点和所述一个/多个水解器单元之间的位置的泵装置,以便当所述泵被自动激活,当一个/多个水解器单元内部的所述水解溶液的水平下降到由相容的(对所述水解溶液)和市购的机械或数字浮控开关指示的预定高度时,允许蒸馏水或去矿物质水的流动,浮控开关安装在所述一个/多个水解器单元内部的水平位置或垂直位置,发送电信号,用来自电池电源的电进一步自动激活所述泵,由此当所述泵被激活时,将允许从中央预填充储水器释放所述水,以便维持一个/多个水解器单元内的预定的水解溶液水平。此方法用在天气暖和的气候中,而在天气寒冷的气候时,此储液器将通过根据权利要求2的传导传热系统和/或对流传热系统进行加热。
[0010] (c-ii-c)根据权利要求1的单独的和独立的预填充储水器(图1A、2B),其优选用蒸汽蒸馏水进行预填充,但是若需要的话,不排除用去矿物质水或自来水进行预填充,当装置不允许所述储液器被放在比一个/多个电解器单元高的水平且由此不能应用重力供给时,以及当天气寒冷的气候对所述再填充系统有效地发挥作用不产生帮助时,该方法将允许蒸馏水或去矿物质水通过一个或多个输送导管流入一个/多个电解器单元,此方法利用了电磁阀,电磁阀被设置在闭合位置,直到被预先设置的浮控开关发送的电信号激活而开启,所述电磁阀被安装在根据权利要求1的所述中央储液器和所述一个/多个水解器单元之间的位置,以便当所述电磁阀被自动激活,当一个/多个水解器单元内部的水解溶液的高度下降到由相容的(对所述水解溶液)和市购的机械或数字浮控开关指示的预定水平时,允许水的流动,该浮控开关安装在所述一个/多个水解器单元的水平位置或垂直位置,当浮控开关被激活时,发送电信号,用来自电池电源的电进一步激活所述电磁阀开启,由此当所述电磁阀被激活时,将允许从中央预填充储水器释放所述蒸馏水或去矿物质水,以便维持一个/多个水解器单元内的预定的水解溶液的水平。此方法用在天气暖和的气候,而在天气寒冷的气候,此储液器将通过根据权利要求2的传导传热系统和/或对流传热系统进行加热。
[0011] (c-iii)大气水回收系统,该系统在特别设计的单元中利用除湿方法,将通过特殊构建和改良的减湿器来有效地除去空气中的水分和湿气,并将其转化为水。所述水将通过导管或一系列平行的导管从所述减湿器单元的储液器输送入一个/多个电解器单元中。由于除湿发生在最小正+5℃之上,因此在第一种情况中,此系统的装置被限于天气暖和的气候的应用中、或可利用加热的空气和空气中有充足的水分和湿气的应用中,以及装置允许使用该尺寸的单元的地方。在第二种情况中,在某些应用中,通过引入沿排气管的分离器Y型附件,通过转移来自排气组件的加热废气而产生所述加热空气,通过一系列专门的导管转移废气的一部分以进行循环,且使得所述暖空气在所述减湿器单元周围进行循环,导致更暖的空气和潮湿大气以允许除湿。沿所述排气系统的Y型分离器的另一部分将用来排出正常车辆或内燃发动机的排放物。如果全部所述的废气被重新引导通过所述减湿器单元所处的区域的话,那么该方法也可以完全利用全部排气系统,以便加热并增加围绕除湿器的空气的湿度。该方法可用在某些专门的应用中,这些应用诸如火车、船只、重型设备、固定发电站上的装置以及其他这种类型的装置。所述大气水回收系统优选用在+5℃占主导的温度和最小大气湿度水平占主导的天气暖和的气候中。在此方法中,通过除湿得到的水被收集在中央储液器里,并通过如(c-i)中描述的重力供给、或如(c-ii a)和(c-ii b)中描述的手动或自动激活的机械泵、或如(c-ii c)中描述的自动激活的电磁阀开关而经由导管或多个导管被重新分配到一个/多个水解器单元中。在(c ii-a)中描述的情形中,一个/多个水解器单元内部的所述水位控制将由根据权利要求3的所述特殊阀来维持,然而在(c-ii b)和(c-iic)中描述的应用中,一个/多个水解器单元内部的水位控制将由单个或多个、水平或垂直安装的、机械或数字浮控开关来维持,正如某些装置可以保证的。
[0012] (c-v)呈市购的瓶子或容器的形式并根据权利要求1的单独的和独立的预填充储水器,优选用蒸汽蒸馏水进行预填充,但是若需要的话,不排除用去矿物质水或自来水进行预填充,当所述单独的中央储水器的安装不可行时,预填充储水器用来手动再填充所述水解器单元。手动流入根据权利要求3的所述特殊阀的顶部将再填充所述一个/多个水解器单元,且当通过所述阀内部的浮子组件的闭合而激活所述特殊阀并阻止水进一步进入一个/多个水解器单元时,将控制水解溶液的适当水平。此手动控制的方法用于小的装置,诸如在交通工具的发动机罩下和用最少的水需求量来相对简便地再填充所述一个/多个水解器单元的地方。市购的水位仪,透明管类型型号或观察孔,可以作为额外的零件结合到一个/多个水解器单元中来从视觉上确定一个/多个水解器单元内何时达到水解溶液的适当水平(注意水位仪或观察孔不是此权利要求的一部分)。
[0013] (d)根据权利要求2的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法还包括单独的或共同的传导传热系统或对流传热系统,以便使用当操作所述发动机时,发动机产生的热量。来自内燃发动机的正常操作的所述热源包括将热废气排放物释放到大气中的排气装置或排气管;发动机歧管;加热到大约200华氏度的由散热器产生的防冻液或冷却剂;以及实际的废气排放气体。使用这些热源通过传导传热方法或对流传热方法或共同通过联合的传导/对流的传热方法构成了权利要求2的基础,并还包括下述系统中的一种。
[0014] (d-i)根据权利要求2的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法还包括联合的传导传热系统和对流传热系统,其中所述一个/多个水解器单元(其对天气寒冷的气候来说是需要的)包括线或带(图3A、3B)系统,该系统的一端连接到所述独立的供水储液器,且另一端连接到产生高温的源,诸如交通工具的排放排气管或发动机歧管。包含大量高传导的线或平的带的所述系统由铝制造,但是不排除任何其他合适的高导热金属,例如或钢,并可被起到保温材料作用的由Nomex、玻璃纤维制作的耐高温类型的覆盖层覆盖,或被其包围。所述组件的一端利用耐热支架和/或带(strap),以便将所述组件保持在发动机和消声器之间的排气管周围,或在某些应用中,在发动机歧管周围,两种热源在正常的发动机操作下均辐射热量,并通过传导传热来加热线或带金属,所述元件可以被嵌入在所述覆盖层中或被所述覆盖层覆盖。另外,保温材料诸如保温管件被置于沿着导热部分的长度的所述线/带保护带的组周围,其进一步使导线保温,以便避免任何热损失;并进一步连接独立的供水储液器的夹持装置(图3A、3B)周围的所述导线的相对端,由基于金属的、高导热的封闭物构建,诸如铝,且独立的基于塑料的储液器可以被插入并由所述金属夹持装置支撑,以便提供充足的热量来解冻,或当操作交通工具时,使寒冷天气的装置内的充满水的储液器里容纳的水保持不结冰,并进一步使足够的预定供给的水到达一个/多个水解器单元。所述方法被用在固定应用中,诸如固定发电站(发电机组)。所述夹持装置被具有所述线组件的相对端的嵌入导热线/带的相似的覆盖层覆盖。所述线组件的附加的单线股可以通过专门设计的用橡胶处理的膜而被插入到管件导管中,以便在组件内产生气密性的入口点和出口点,也就是说,提供传导热源和对流热源以避免一个/多个导管内的所述蒸汽蒸馏水在到达水解器单元之前结冰。取决于用于具体装置的储水器和水解器单元的尺寸,覆盖层的相关尺寸被机械设计并构建为通过允许水流入所述水解器单元的传导传热方法来有效地传热。再填充水输送系统进一步包括被插入到特殊阀壳中的一股或多股传导加热的和对流加热的线,从而防止所述供水在气候寒冷的应用和装置中结冰。
[0015] (d-ii)根据权利要求2的制造作为内燃发动机的部分源的氢气和氧气的方法进一步包括对流传热系统,其中所述储水器包含由铜或不锈钢构建的管组件系统(图2B2、2B3),并可包括任何其他类型的管件,诸如市购的与防冻液或冷却剂溶液相容的耐高温的橡胶处理过的管件,并通常用在交通工具的散热器系统的操作中。所述组件形成管件的导管系统,防冻液可以循环通过该导管系统,所述防冻液通过Y型连接器或T型连接器旁路偏离交通工具的散热器冷却系统,从而允许所述防冻液循环通过置于所述独立的储水器内的加热导管,并浸没在蒸汽蒸馏水供给中,但是不排除去矿物质水或自来水。根据正常交通工具的操作,所述防冻液或冷却剂溶液应该被加热,并当转向通过浸没在所述储液器内的导管的所述组件时,所述防冻液或冷却剂溶液将通过联合的传导传热和对流传热为所述蒸馏水或去矿物质水提供热量,允许所述水从中央储液器被供给到所述一个/多个水解器单元中。根据权利要求1和前述部分“c”进一步详细描述的所述储液器壳由单壁的高度耐热的塑料化合物或诸如不锈钢的金属复合材料构建,能够承受高达200摄氏度的高热水。此外,所述储液器可以被构建成具有保温物质的双壁构型,诸如两壁之间的保温泡沫,以便为使用在天气极冷的气候下提供所述储水器的进一步保温。将所述防冻液或冷却剂液从所述散热器源转移到所述储液器的导管由铜管件、不锈钢管件、基于橡胶的耐高温管件或专门改建的和市购的软管构建,软管被设计且相容于与加热的防冻液或冷却剂溶液一起使用。由各物质以类似方式构建的所有连接器适合高温的防冻液或冷却剂溶液,上述所有都是市购的。
[0016] (d-iii)根据权利要求2的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括双壁隔热金属容器,其能够承受高热水,且市购的加热元件插入其中。所述元件将由根据权利要求5的单独的和独立的电源加热,诸如辅助的12V或24V直流电池和再充电系统,以及使用市购的逆变器使所述直流电能化成交流电。所述方法按这样的方式设计:使得在天气寒冷的应用中,当加热元件被激活并被指定用于诸如固定发电站或重型机械的更大装置时,解冻存储在所述储液器中的水。在固定发电站的环境中,所述发电机组产生的电流以交流电模式输出,因此所述加热元件可从发电机组的操作接收所需的电能,且所述加热元件可以是基于交流电的,这消除了对来自电池的最初直流的电能源和使用逆变器的需求。
[0017] (e)根据权利要求9的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括中央的、机械感应的低压气体传送设备(图8A),其借助一个或几个导管将所述气体从一个/多个水解器单元转移到单个传送设备,单个传送设备理想地由ABS塑料构建,但是不限于ABS塑料,并可包括其他基于塑料的材料,例如聚丙烯或金属结构,且所述气体传送设备的主要标准是气密的。所述设备允许在一端有多个输入导管和单向止回阀,以及在另一端有单个或多个输出导管和一个/多个止回阀,用于从一个或一系列水解器单元转移中央气体传送单元收集的所述气体,且然后经由单个或多个导管将所述气体转移到内燃发动机的进气系统,且随后进入所述内燃发动机的燃烧室,产生机械压力,由此一个或几个导管在低压下将所述气体从一个/多个水解器单元转移到气体传送系统内,且在某些应用和装置中,这取决于所述一个/多个水解器单元的尺寸,小于一大气压的所述气体被传送到所述气体传送设备,同时与入口导管相比,出口导管应该是直径更小的或数量更少的,以引起准机械涡轮型效应,增大了进入燃烧室的所述气体的压力,导致更高的空气燃料比,并导致基于化石的燃料的减少更多,同时维持所述发动机的有效操作。
[0018] (f)根据权利要求8的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括定制的防溅罩设备(图7A1、7A2、7B),以防止在带有海上交通工具或垂直移动应用必须的附加调整装置的移动交通工具的应用中水解溶液前后摆动。所述防溅罩设备包括定制的UHMW塑料环、定制的硫化橡胶或氯丁橡胶垫圈、合适数量的不锈钢18.8号螺栓、垫圈、止动垫圈和螺母以连接所述部件。所述防溅罩设备以这样的方式构建:使得允许所述氢气和氧气流过而至气体出口阀,但是限制经过防溅罩设备的水解溶液的量并防止电解溶液到达所述气体出口阀。简化的防溅罩由实心的UHMW或呈实心的或穿孔形式的聚丙烯组成,所述塑料护罩关键性地放在容积模块里这样的位置:使得所述水解溶液偏移所述一个/多个出气阀,且使得所述水解溶液将不进入特别适用利用一个/多个较小单元的应用的所述一个/多个出气阀。
[0019] (g)根据权利要求3的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括,由耐化学塑料制成的特殊设计、定制和可按比例缩放的一个/多个阀(图4A-1a、4A-1b、4A2、4A3),耐化学塑料诸如UHMW、ABS、聚乙烯、聚丙烯或Kraylon,但是不排除可与所述水解溶液相容使用的任何其他类型的惰性塑料,阀维持一个/多个水解器单元里的水解溶液的预定填充水平,并包括由高密度硫化橡胶化合物(Hypolon)制成的球形、杆形或弹头形浮子,但是不排除具有聚丙烯泡沫或聚乙烯泡沫插入物的UHMW杆形或弹头形浮子以获得最大程度的浮动,且不排除耐所述水解溶液的化学腐蚀并具有0.9(水的密度为1)或低于所述水解溶液的密度的密度的任何其他类型的产品,以便浮在所述水解溶液中。所述阀的目的是维持一个/多个水解器单元内的适当的水位以便最大程度地制造气体。所述阀的构建是使得当电解方法自身缓慢地降低电解溶液的水位时,阀以与电解溶液的降低的水平成比例的非常慢的速率机械地调节流入一个/多个水解器单元中的水,同时维持相同的KOH浓度。蒸馏水或去矿物质水通过重力供给并包括根据部分(c-i)和(c-ii a)的变化形式或通过部分(c-v)中描述的手动供给从根据权利要求1的中央填充水储液器通过所述阀。
[0020] (h)根据权利要求4的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括放大或缩小所述一个/多个电解器单元(图5A、5B、5C、5D、5D1、5D2、1A)的尺寸的能力,以适合预期的应用和装置的要求,并考虑必须通过电解过程制造的氢气/氧气的量,以有效地生成部分燃料源,部分燃料源当与任何其他基于化石的燃料结合时减少操作所述内燃发动机所通常要求的所述基于化石的燃料的量,并用所述氢气/氧气替代为内燃发动机提供燃料且有效地操作内燃发动机所要求的这种能量以及增加扭矩力。缩放比例包括所述水解器单元的尺寸的变化,从10.16cm×10.16cm×5.08cm(4″×4″×2″)的小尺寸的例子和91.44cm×76.2cm×50.8cm(36″×30″×20″)的大尺寸单元的例子,两个都作为几何形状形式的例子,但是不排除圆柱形形式的这样尺寸,且此外,不排除不限于所述尺寸但取决于应用和装置限制的所述部件组件。预期的所述缩放单元具有在小型交通工具的罩下或受可用空间和装置约束的任何应用下安装该方法的能力,并包括扩展至机车、船只、重型采矿、林业或农业装备和固定发电站上的装置,其作为所述方法的在需要更大能量要求的地方的装置的例子。
[0021] (i)根据权利要求5的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括呈市购的辅助电池形式的独立和专用的电源,具有在根据权利要求4的缩小或放大尺寸的单元的应用中所需要的电压/电流,并受根据权利要求6的特别设计的电源包控制,调节电输出以便在一个/多个电解器单元中安全地使得所述气体的制造最大化,随着传统的交流发电机系统为所述电池再充电,所述电源被装入耐候性容器盒内,在该盒内装置得以保证。
[0022] (j)根据权利要求5的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括呈市购的辅助电池形式的独立和专门的电源,具有根据权利要求4的缩放单元的应用中所需要的电压/电流,并受市购的“电池隔离器”控制,其允许两个或更多个分开的电池被根据需要包含一个或多个交流发电机的传统交流发电机再充电系统再充电,并连同特别设计的电源包,调节电输出以便在一个/多个电解器单元内安全地使得所述气体的制造最大化。使用所述电池隔离器和交流发电机再充电系统避开了使用交通工具自己的电池,且这样成为根据权利要求5的专用的、独立的电源。所述方法理想化地指定用于需要交通工具内的常规电池能够产生的更多电能的装置。
[0023] (k-i)根据权利要求5的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括独立的电源,该电源呈双交流发电机结构的形式并通过借助交通工具内的发动机的曲轴产生的动力的单传动带激活,且所述次级交流发电机以这样的方式设置:使得对作为添加的附件的所述独立的辅助电池进行专门地且独立地再充电,且同样地,电解过程产生和需要的电力将直接由双交流发电机结构的两个所述交流发电机之一直接产生,并进一步由特别设计的电源包或市购的电压调节器进行调节,这将调节规定的电压/电流以便在一个/多个电解器内安全地使得所述气体的制造最大化,所述电源装入耐候性盒子中。此方法消除了使用交通工具自己的电池和交流发电机,并为根据权利要求5的电解过程提供完全的独立电源。
[0024] (k-ii)根据权利要求5的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括呈具有双滑轮的单交流发电机的形式的独立电源,当所述交流发电机被来自发动机曲轴的单带传动激活时,第二滑轮被安装为产生独立的电流并受到电源包或市购的电压调节器的控制,以便将适当量的DC电流传送到一个/多个水解器。此方法主要适合但非排他地用于固定发电站和较大的装置。
[0025] (l)根据权利要求6的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括可手动调节的定制的电源包,其设置并调节在氢气和氧气的制造中,电解过程所需的电流的需要量。
[0026] (m)根据权利要求6的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括可变的电源包或自动调节通过电解过程制造氢气和氧气所需的电流量的市购的可变电压调节器。当驾驶员踩在加速踏板并增大或减小所述交通工具的速度时,所述电源包或所述电压调节器由驾驶员的门控制脚踏板激活并控制,从而允许调整喷嘴开口并自动调整进入燃烧室的基于化石的燃料的量。构建所述可调节的电压调节器和多功能电源包,以便当驾驶员踩在加速踏板上并增大或减小所述交通工具的速度时,自动地增大或减小电流并直接由驾驶员的油门控制脚踏板控制和相关。通过交通工具的计算机发送调整喷嘴开口的时机的信号,控制所需的基于化石的燃料的量的减少或增加,并相反地调整进入燃烧室的氢气/氧气的量,随后通过允许燃料喷嘴更短或更长时间(以毫秒计)的燃料喷嘴开启序列来调整进入内燃发动机的燃烧室的通常需要的基于化石的燃料的量,允许所述发动机有效地操作。所述可调节的电源进一步包括以这样的方式设计的变阻器型设备:控制电流输出的量,具有调整电流的能力,并通过激活一个或多个串联的所述电源相反地调整产生并传送到所述一个/多个水解器单元的氢气/氧气的量,此方法由加速踏板和风门控制上的驾驶员的足部压力来控制和激活,并与交通工具的速度有直接关系,且直接与维持最佳发动机性能时的速度所需的RPM有关并受其控制,并进一步包括调整交通工具的喷嘴阀的“工作循环”,这控制了基于化石的燃料流入燃烧室。当必要时,所述电源或电压调节器装入耐候性盒子中。
[0027] (n)根据权利要求7的制造用作内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括,在高度污垢和道路灰尘或其他类似状况主导的地方,水解器单元的特殊装置要求的灰尘和污垢过滤装置(图6)。所述过滤装置包括由金属或塑料制成的罩,覆盖包括灰尘和污垢过滤器插入物的主容器壳的外侧板上的空气管道。
[0028] (o)根据权利要求10的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括可手动拆卸的、内置湿气收集器单元(图9),以消除聚积在一个/多个电解器单元和一个/多个电解器单元的管道内的过量的湿气。在某些应用和装置中,所述湿气收集器单元位于沿一个/多个水解器单元与进气组件系统之间的管道的位置,但是不排除在适用的地方沿一个/多个水解器与根据权利要求9的气体传送设备之间的一个/多个管道的装置。所述一个/多个湿气收集器单元包含吸收剂或可偏斜过滤物质,吸收剂或可偏斜过滤物质能够捕集所述方法的操作中的大气温度变化和冷凝引起的湿气和过干的水解溶液。所述湿气收集器单元由塑料(ABS塑料)或金属复合物特别构建,压力密封,以允许气体的输入和输出,以及排水出口或排水阀,以便所述单元容易排出所述聚积的湿气,且以便容易更换一次性过滤物质。
[0029] (p)根据权利要求11的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括交通工具的计算机内的手动调节和/或更换的电阻,以便改动“工作循环”并更明确地控制基于化石的燃料流入内燃发动机的燃烧室的燃料喷嘴开口的时序的开启和闭合。所述喷嘴开口的较短的开启序列导致所述基于化石的燃料减少,且反之亦然,较长的开启序列导致更多的燃料进入燃烧室。将氢气和氧气引入到燃烧室中提高了空气燃料比将导致更完全的燃烧,并通过提高燃烧效率导致基于化石的燃料更快且更充分地燃烧,且同时,通过替换基于化石的燃料的减小的量,所述气体维持或增大扭矩、马力和辛烷水平。此方法允许有效的发动机性能需要更少的基于化石的燃料,所述减少的所述燃料被水解制造的作为部分燃料源的所述氢气/氧气替代,同时维持发动机的效率。
[0030] (q)根据权利要求14的制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法进一步包括用于测量温室气体排放物的输出并与预定的基准相比进行测量的基于计算机的系统,以便评估和量化排放物被减少到可应用的绿色信用额(green credit),且然而用于减少所述温室气体的所述信用额单独地或在CO2e(二氧化碳等价物)的主题下面,在所述减排信用额可以适合于信用额交易的任何地方。所述方法包括置于所述交通工具的排气组件内的组(cluster)或交通工具上合适位置的移动排放物测量传感器,用于测量“移动减排”。此外,在适用的地方,所述排放物测量设备包括固定应用中的装置,其中所述排放物的减少将由公认的政府机构或贸易实体来保证量化。所述方法能够测量基准,以及移动或固定应用中的排放物的减少。所述排放物的减少的记录应被记录和保存在预先编程的计算机程序中。然后,所述结果应该在可用时经由车载GPS系统或经由下载来自基于存储器的数据收集设备的所述数据传输到中央计算机,并传输到中央系统中,所述系统有资格量化并确定世界信用额交易贸易的绿色信用额的量化值。发明领域
[0031] 本发明涉及用于为内燃发动机(ICE)提供部分混合的燃料源的完整系统,且具体地涉及通过电解制造充足量的氢气和氧气,以便为ICE提供部分燃料。将氢气/氧气作为部分燃料源引入燃烧过程导致减少了基于化石的燃料的消耗、排放的温室气体以及空气污染。
[0032] 发明背景
[0033] 目前存在的许多专利使用通过电解制造的氢气/氧气作为燃料的增强剂或补充添加剂,这些燃料诸如汽油和柴油燃料,包括丙烷和天然气。虽然目前的内燃发动机具有非常高程度的效率,但是对用于为这个星球上数量日益增加的交通工具提供动力的基于化石的燃料的巨大新来源的需求和对通过化石燃料提供动力来发电的固定发电站的日益增加的需求已经引起了世界性的问题,诸如全球变暖气候变化、全球变暗、大气污染、增长的烟雾水平引起呼吸问题、与气候有关的自然灾难数量增加、动物和植物物种加速灭绝、极地冰盖融化,这些都是因基于化石的燃料燃烧产生的二氧化碳引起的示例。就主要的油品供应者的位置而言,一些已经达到“峰值油”的水平,且世界各地的政府都在试图寻找他们的未来能源需求的解决方案,并随着减少的石油储量和不断升高的现有石油产品的价格,已经变得完全有必要找到使用石油作为能源来源的替代物,或在最好的情况下,“显著减少化石燃料的消耗”来满足当前和未来的能源需要。然而,当前可使用诸如混合燃料、燃料电池风能太阳能波浪能生物柴油、生物气体、乙醇混合燃料、高压氢气、丙烷或天然气以及其他技术的更新的技术,所有这些技术对环境具有全面的、长期的不利影响或不是在经济上切实可行的替代物。本发明的主要目的是提供一种完整的系统,所述系统易于使用并在经济上切实可行,供大众市场的所有部门使用以减少使用基于化石的燃料消耗,且相反,降低了二氧化碳和其他温室气体的排放。正如在“权利要求”中概括的,已经引入了若干新颖的和创新的部件,以便提供将允许通过电解制造的氢气和氧气在使用内燃发动机的应用中用作部分燃料源的完整方法,该方法考虑了气候条件以及有效的、切实可行的和经济的考虑因素。此外,本发明的新颖性的方面是基于下述事实:正如在本申请说明书中要求的,包含若干部件的本发明包括使本方法按比例缩放成更小或更大的组件以便具有通用性来适合并允许本方法的装置用于大部分市场部门,包括延长装满容积模块之间的操作时间的能力和在天气寒冷的气候下进行操作的能力。
[0034] 参考了以下记录的和公共领域内的专利和现有技术。本发明的目的是增加正如“权利要求”中提出的新的创新部件,以便使用由电解水来制造作为内燃发动机的部分燃料源的氢气和氧气的方法。
[0035] 引用的专利文件和其他参考文献如下:
[0036]
[0037]
[0038]
[0039]
[0040]
[0041] 其他参考文献:
[0042] Dynamic Fuels Systems Inc.和Dynamic Fuels Systems Inc.-“权利要求的声明”-2004年7月12日提交,加拿大联邦法院-法院案卷号:T-1297-04。
[0043] Dynamic Fuels Systems Inc.和Dynamic Fuels Systems Inc.-“权利要求的修改声明”-2004年9月8日提交,加拿大联邦法院-法院案卷号:T-1297-04。
[0044] 发明概述
[0045] “根据需要由电解制造的作为内燃发动机的部分混合燃料源的氢气和氧气。”[0046] 一种根据需要且在某些应用中基于水的电解来制造氢气和氧气的方法,这些应用诸如车载交通工具,并包括诸如在固定的发电站(发电机组)的固定式应用,以及所有不需要高压储氢罐的应用,以及通过部分减少为内燃发动机提供动力的原先需要的基于化石的燃料的量使所述气体成为部分燃料源,本方法借助使用氢气/氧气来增大空气燃料比,从而引起更有效地燃烧,这有效地导致需要使用更少的基于化石的燃料,并用通过特别设计的电解器单元内的水的电解生成的氢气和氧气代替所述减少的基于化石的燃料。因此,与特定的单独气体的预先测量的基准相比,降低基于化石的燃料的消耗的方法将进一步直接以质量或组成的不同百分比降低温室气体的排放,也就是颗粒物质或不透明度(PM)、NOX、SOX、CO、THC、甲烷以及特别是与燃料消耗的降低“直接相关”,减少了接近相同(99%)量的二氧化碳(CO2)排放物。
[0047] 所述方法包括但不限于下述市场部门:
[0048] 运输部门-8级HGV-货车和公共汽车、小型和中型运输交通工具(1-7级)、SUV、出租车、小汽车、厢式货车、政府和公共事业交通工具、市政公共汽车队、市政维修车队、垃圾车、警车、救护车、消防车地机动车、小型船舶、摩托车、小型摩托车、割草机、扫雪机[0049] 机车-
[0050] 海事部门-小、中和大型船只和海上交通工具
[0051] 采矿部门-在地下矿井、焦油砂生产(交通工具和发电站)使用的大型采矿交通工具和设备、机器
[0052] 农业部门-拖拉机联合收割机和所有类型和尺寸的农业交通工具[0053] 入库操作-丙烷或天然气驱动的叉式升降装载车
[0054] 能源部门-汽油或柴油提供动力的固定发电站(发电机组)。
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