用于電解的壓力誘導(dǎo)的氣體發(fā)生器系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于電解的壓力誘導(dǎo)的氣體發(fā)生器系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的標(biāo)題為“用于電解氫氧化銨的壓力誘導(dǎo)的圓柱形氣體發(fā)生器系統(tǒng)(Pressure Induced Cylindrical Gas Generator System For theElectrolysis of Ammonium Hydroxide) ”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?1/792，641的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容出于所有目的特此以引用方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本公開大體涉及一種用于改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的加壓氣體產(chǎn)生系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]迄今為止，存在涉及用于內(nèi)燃機(jī)的氫氣產(chǎn)生的大量參考文獻(xiàn)。這些參考文獻(xiàn)公開了用于使用電解槽產(chǎn)生氫氣的復(fù)雜且昂貴的設(shè)備和方法，并且甚至可能需要較多地重新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明的上述和其它目標(biāo)、特征以及優(yōu)點(diǎn)將從以下參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)描述變得更加顯而易見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本公開涉及一種用于產(chǎn)生氣體的裝置和系統(tǒng)。氣體發(fā)生器可與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用。氣體發(fā)生器可包括主體和第一端蓋，所述第一端蓋具有連接到主體的第一端部的平坦凹進(jìn)表面。氣體發(fā)生器可包括連接到主體的第二端部的第二端蓋。主體可具有沿主體的中心軸線延伸的陽(yáng)極棒。主體可具有包圍陽(yáng)極棒且安置在第一端蓋的平坦凹進(jìn)表面上的多個(gè)同心雙極導(dǎo)電管。主體可具有包圍雙極導(dǎo)電管且形成主體的外表面的陰極管。
[0007]在各種實(shí)施方案中，可將由含有氫氧化銨的混合物的加壓電解槽產(chǎn)生的氣體引入到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流中。以舉例的方式而非限制性地，通過電解產(chǎn)生且被引入到進(jìn)氣流中的氣體可以是氫氣、氧氣、氮?dú)夂推渌鼩怏w種類的混合物。
[0008]各種實(shí)施方案涉及一種將加壓空氣機(jī)構(gòu)與氣體發(fā)生器組合在一起的系統(tǒng)。從保存流體混合物的溶液貯存罐向氣體發(fā)生器饋送流體混合物。流體混合物在氣體發(fā)生器中經(jīng)歷電解，從而產(chǎn)生被饋送回到溶液貯存罐的氣體或氣體混合物。壓力機(jī)構(gòu)隨后將受壓的空氣供應(yīng)到溶液貯存罐，從而對(duì)完整的系統(tǒng)進(jìn)行加壓。加壓氣體混合物隨后被引入到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣流中。系統(tǒng)可適于安裝到主體或安裝在卡車或類似車輛的引擎蓋下方且緊挨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。
[0009]在各種實(shí)施方案中，系統(tǒng)包括通/斷開關(guān)和安培計(jì)。開關(guān)可連接到車輛的電池。當(dāng)系統(tǒng)“接通”時(shí)，功率被供應(yīng)到氣體發(fā)生器以產(chǎn)生氣體混合物?？諝鈮毫ο到y(tǒng)可包括連接到車輛的高壓空氣管路或連接到車載壓縮機(jī)系統(tǒng)的空氣管路。空氣壓力調(diào)節(jié)器可連接到空氣管路以調(diào)整系統(tǒng)壓力?？諝夤苈冯S后連接到溶液貯存罐以便在氣體混合物被引入到發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管中之前對(duì)包括氣體混合物的整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行加壓。
[0010]氣體發(fā)生器可包括發(fā)生器外殼，所述發(fā)生器外殼含有多個(gè)間隔開的陽(yáng)極電極管和陰極電極管。從貯存罐向所述管饋送流體并且所述管提供電解氣體作為輸出。所述管包括多個(gè)同心圓柱形表面，所述多個(gè)同心圓柱形表面進(jìn)行操作以對(duì)引入到氣體發(fā)生器中的流體執(zhí)行電解。
[0011]附圖簡(jiǎn)述
[0012]圖1是根據(jù)本文所討論的實(shí)施方案的組合空氣壓力和氣體發(fā)生器系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；
[0013]圖2是圖1中所示的氣體發(fā)生器的實(shí)施方案的透視說(shuō)明；
[0014]圖3是圖2中所示的氣體發(fā)生器的分解圖；
[0015]圖4是圖2中所示的氣體發(fā)生器的橫截面說(shuō)明；
[0016]圖5A是圖3中所示的端蓋的透視圖；
[0017]圖5B是圖5A中所示的端蓋的反向透視圖；
[0018]圖6是根據(jù)本文所討論的實(shí)施方案的組合空氣壓力和氣體發(fā)生器系統(tǒng)的示意性說(shuō)明；
[0019]圖7是圖6中所示的氣體發(fā)生器的實(shí)施方案的透視說(shuō)明；
[0020]圖8是圖7中所示的氣體發(fā)生器的分解圖；
[0021]圖9是圖7中所示的氣體發(fā)生器的橫截面說(shuō)明；
[0022]圖10A是圖7中所示的端蓋的透視圖；
[0023]圖10B是圖10A中所示的端蓋的反向透視圖；并且
[0024]圖11是用于向圖6的組合空氣壓力和氣體發(fā)生器系統(tǒng)提供功率的電源電路的示意性說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0025]圖1是根據(jù)本文所討論的實(shí)施方案的加壓電解系統(tǒng)的示意性說(shuō)明。加壓電解系統(tǒng)通常由參考數(shù)字10來(lái)標(biāo)識(shí)。加壓電解系統(tǒng)10可安裝在系統(tǒng)外殼12中并且適于將受壓的氣體混合物引入到發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖1中，以舉例的方式而非限制性地，將加壓電解系統(tǒng)10示出為將受壓的氣體混合物引入到渦輪增壓柴油機(jī)14的進(jìn)氣歧管。根據(jù)本公開的加壓電解系統(tǒng)10也可與其它類型的發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用，例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣活塞驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪驅(qū)動(dòng)石油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)或噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。加壓電解系統(tǒng)10可包括空氣壓力系統(tǒng)16和氣體發(fā)生器系統(tǒng)18。
[0026]氣體發(fā)生器系統(tǒng)18包括保存電解質(zhì)溶液的溶液貯存罐20。通過空氣壓力系統(tǒng)16對(duì)氣體發(fā)生器系統(tǒng)18進(jìn)行加壓，所述空氣壓力系統(tǒng)16經(jīng)由空氣管路54連接到溶液貯存罐20。溶液貯存罐20經(jīng)由流體管路28將電解質(zhì)溶液饋送到氣體發(fā)生器30。氣體發(fā)生器30通過電解質(zhì)溶液的電解產(chǎn)生氣體或氣體混合物。由氣體發(fā)生器30產(chǎn)生的氣體隨后經(jīng)由氣體排放管路50被饋送回到溶液貯存罐20。氣體在被引入到罐中的流體中時(shí)進(jìn)行冷卻和洗滌以移除任何細(xì)小顆粒。冷卻的氣體隨后使用空氣壓力系統(tǒng)16在受壓下離開罐20到達(dá)氣體管路51，所述氣體管路51連接到柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣適配器。從所述進(jìn)氣歧管或進(jìn)氣適配器處，氣體與發(fā)動(dòng)機(jī)14的進(jìn)氣流混合。
[0027]通過溶液貯存罐20被饋送到氣體發(fā)生器30中的電解質(zhì)溶液可以是氫氧化銨和電解質(zhì)的混合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，溶液含有1.0-1.5%電解質(zhì)。電解質(zhì)通常為氫氧化鈉，但也可取決于應(yīng)用使用其它合適的電解質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方案中，電解質(zhì)溶液包括具有15%氨基的氫氧化銨。電解質(zhì)溶液中氨的存在提供了許多優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)方面，氫氧化銨可為有利的，這是因?yàn)闅溲趸@的增加的氫含量和氮的碳還原能力，其次它還降低了電解質(zhì)溶液的冰點(diǎn)，從而消除或減少有問題的溫度變化。不同于異丙醇和其它類型的防凍劑，氨不含碳。因此，通過將氨結(jié)合在溶液混合物中，顯著減少了碳污染。此外，氨的結(jié)合使得溶液混合物對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和可能處理所述混合物的使用者來(lái)說(shuō)腐蝕性較小。以舉例的方式而非限制性地，通過電解質(zhì)溶液的電解產(chǎn)生的氣體可以是氫氣、氧氣、氮?dú)夂推渌鼩怏w種類的混合物。已發(fā)現(xiàn)，將這些氣體引入到發(fā)動(dòng)機(jī)14的進(jìn)氣流中提高了發(fā)動(dòng)機(jī)14內(nèi)的柴油燃料的燃燒。
[0028]保存電解質(zhì)溶液的溶液貯存罐20可包括溶液填充端口 22、在外殼12頂部中的填充蓋24、以及在罐20側(cè)面中的溶液水平指示器26。溶液水平指示器26指示系統(tǒng)18中的低溶液水平。溶液貯存罐20通常保存2至20加侖的流體，但可取決于應(yīng)用保存更小或更大的量。
[0029]氣體發(fā)生器系統(tǒng)18可包括用于選擇性地將電功率施加到氣體發(fā)生器30的通/斷開關(guān)34。通/斷開關(guān)34可連接到DC功率繼電器44。當(dāng)使用通/斷開關(guān)34將氣體發(fā)生器系統(tǒng)18 “接通”時(shí)，功率被供應(yīng)到氣體發(fā)生器30并且產(chǎn)生氣體，如本文所描述。通/斷開關(guān)34可用于測(cè)試目的，其中將在氣體發(fā)生器系統(tǒng)18接通情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)性能與在氣體發(fā)生器系統(tǒng)斷開情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行比較。
[0030]系統(tǒng)10可包括直列式斷路器箱42，以保護(hù)系統(tǒng)18免受功率浪涌或功率故障的影響。直列式斷路器箱42可經(jīng)由電引線38連接到車輛的電池36。直列式斷路器箱42通常額定為50安培，但可取決于應(yīng)用額定為更大或更小的電流量。直列式斷路器箱42可連接到DC功率繼電器44和分流器46。分流器46可連接到氣體發(fā)生器30上的正極和安培計(jì)48。安培計(jì)48可監(jiān)測(cè)從氣體發(fā)生器30產(chǎn)生的電解氣體的狀態(tài)。
[0031]DC功率繼電器44可連接到發(fā)動(dòng)機(jī)14上的歧管壓力開關(guān)40。DC功率繼電器44可被配置用于接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器的信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器/開關(guān)可包括歧管壓力開關(guān)40或油壓開關(guān)90中的至少一者。系統(tǒng)10可通過響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器信號(hào)將可變量的功率施加到氣體發(fā)生器30來(lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器作出響應(yīng)。可包括油壓開關(guān)90作為可操作以切斷氣體發(fā)生器30a或來(lái)自溶液貯存罐20的流動(dòng)的安全特征。這種配置允許系統(tǒng)10在自動(dòng)地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)14的需求作出響應(yīng)有利時(shí)這樣做。具體地說(shuō)，歧管壓力開關(guān)40可感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)14內(nèi)的指示對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)14增加的需求