用于替代汽油或补充柴油或其他燃料的表观能量密度的混合燃料和用于生产混合燃料单元的方法。所述混合燃料单元包含产生过量热的基础可燃燃料组分，该热活化并维持爆炸性燃料组分的次级反应。包含与稳定用燃料组分混合的爆炸性燃料组分的燃料混合物是动力学稳定的，允许爆炸性燃料组分经基础可燃组分的燃烧仍继续存在。在内燃机中，燃料混合物首先产生爆燃燃烧然后是爆炸波，从而对发动机活塞产生最大的作用力矩。在废气冷却时提供次级效果，增加发动机的卡诺热效率。可用基础可燃燃料稀释燃料混合物以形成用于内燃机中的合成燃料。合成燃料还可作为包含初级燃料爆炸物和次级爆炸物的爆炸串列用于采矿、炸毁和军事应用，所述次级爆炸物含有核心极性物质。次级爆炸促进了初级燃料产物的燃烧。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及燃料组合物(例如，内燃机中使用的燃料组合物)领域。这种发动机可用于各种车辆和其他应用，包括汽车、卡车、火车、飞机和发电机。这种发动机可包括四冲程发动机或二冲程发动机。2.相关技术对于任何给定的机械设计，一系列可能的动力学反应将会允许发动机通过化学和 /或物理过程从分子的化学转化中产生有用功。例如，鲁道夫·狄塞尔(Rudolf Diesel)最初的柴油机首次以花生油运行，而亨利 福特(Henry Ford)将他的Model T设计成以汽油或醇(例如，甲醇)运行的弹性燃料(flexfuel)汽车并且宣告醇是未来的燃料。汽油，一般美国人观念中的“燃料”，不是均质物质。相反，它是数百种不同分子和用来赋予特定性质如抗腐蚀性的添加剂的混合物。通常，主要通过蒸馏和分离由对于汽油以8个碳(辛烷)为中心和对于柴油以12个碳(十六烷)为中心的烷烃化合物的分布而从原油分离以生产石油基内燃机燃料。尼古拉·卡诺(Nicolas Carnot)是法国物理学家和军事工程师,在他1824年的“Reflections on the Motive Power of Fire”中首次成功给出了热力发动机的理论说明(现在被称为卡诺循环)，从而为热力学第二定律打下基础。由于这些概念如卡诺效率、卡诺定理、卡诺热机等，他经常被称作“热力学之父”。最大效率定义为燃烧温度与排气温度之间的温度差除以燃烧温度。政治、经济、以及化学因素可决定燃料的组分。考虑四乙基铅的引入和后来的抛弃、对含有10-15%的基于玉米的乙醇的汽油的“农业部补贴(51分/加仑)”、E-85(夏季具有85 %乙醇，冬季具有70 %乙醇)、或者加利福尼亚州对于MTBE的禁令、以及更多的限制添加剂和组合物的例子。在中国，可得到M-85汽油的替代品和从煤制成的M-15酒精汽油混合燃料。汽油和柴油(其均含有数百种组分)以及甲醇和乙醇(其主要是单一化学组分燃料)使用添加剂以实现期望的润滑性、抗腐蚀性、抗泡沫性等性质，从而使得它们在特定应用中适于作为燃料。向汽油中加入MTBE以提供氧，从而降低排放。乙醇已经取代了 MTBE，并且也用于提供氧。目前在美国，使用乙醇有每加仑51美分的税收抵免，这样石油公司可增加10%、或者现在15%用于最新车辆中，以降低燃料的花费。对于E-85，消费者每加仑可支付更少，但是这种价格的降低通常低于每加仑能量的减少，其表现为由这些燃料提供的每加仑英里数(MPG)减少。很期待燃料的可再生性质。认为由玉米、糖、藻类或其他蔬菜源制成的乙醇、以及由动物或蔬菜的脂肪制成的生物柴油是可再生的。甲醇可通过两步法由煤制成，或者简化的一步法由天然气(其主要是甲烷)制成。天然气可来自于可再生的来自填埋场中的污泥消化、木头、或其他有机物的沼气原料。世界最先使用木头、泥煤和煤形式的基于碳的燃料。随着时间的推移，世界开始使用石油衍生的烃以燃烧氢和碳。这些基于石油的烃(例如汽油和柴油)提供了约2至3比I的氢碳比。现在醇(特别是甲醇)在燃料中提供了甚至更高的氢含量。每个氢含有碳燃烧时2倍的能量而具有1/12的质量，并且产生水而不产生二氧化碳。鉴于其对环境的影响，这些是与氢作为燃料相关联的非常理想的条件。烃中氢和碳的比通常为2至3比1，乙醇提供了 3 I而甲醇提供了 4 I。燃料，特别是石油基燃料，一般既被认为是(a)可燃剂又被认为是(b)设计成促进多相化学反应或使之最终平衡的组合物。燃料通常被设计成在其特定组成混合物中可替代。对于加入发动机的工作“燃烧(combustion)”室的给定体积的燃料，认为所引起的化学转化是单一值的平均“燃烧(burn)”。对于汽油或奥托循环四冲程发动机，该作用理想地定义为绝热压缩、恒定体积下加热、绝热膨胀和恒定体积下排热。对于柴油发动机，该作用理想地定义为等熵压缩、可逆的恒压加热、等熵膨胀和可逆的恒定体积冷却。该作用总结为功的输出(Wfia)通过使工作流体对着活塞膨胀来完成，其产生可用的力矩。有大量文献教导了以下对于设计用于内燃机的燃料的限制和规定，这些规定通常由设计以下这些燃料的人使用 I. 一类在柴油中用作十六烷值增进剂的化合物，当加入到汽油中时，其对于汽油的性能无影响。2.丙酮，当加入到汽油中时，至每10加仑汽油约3液盎司的用量时，提高英里数；高于该用量时，丙酮用量的进一步增加会使英里数从3盎司/10加仑的峰值降低。用量为每10加仑汽油约6盎司时，英里数与无丙酮时大致相同；和3.甲醇中按体积计30%的硝基甲烷是可用作燃料的硝基甲烷的最小用量。优选实施方案概述除了燃烧，还有其他释放能量的分子化学转化，并且如果恰当使用的话值更高。在其各自的燃烧或爆炸极限中，燃烧波达到亚音速值(爆燃)和超音速值(爆炸)(Combustion,第四版,I. Glassman和 R. A. Yetter, 2008 Elsevier, Inc.，第 261-262 页)。在一个实施方案中，本专利技术涉及燃料、燃料添加剂、以及生产这些导致提高的机械能输出的物质的方法。据认为，该提高的机械能输出可由安全地混合和利用不同燃烧波的能力以制造热效率更高的内燃机而产生。内燃机通常具有约25%的效率。这意味着燃料中的能量仅有约25%变成有用的机械能。其余的为主要以热的形式浪费的能量。热效率最高的内燃机是柴油驱动的发电机，其热效率接近51. 5%。在动力冲程中，通过将爆炸波的直接动力“反冲”和爆燃波的对活塞头持续压力联合，发动机中爆燃燃烧和爆炸燃烧的结合可产生更有效的力矩和由此产生的效率。对于混合以形成具有稳定性和非爆炸性的可燃物质的组合物的给定范围的可燃燃料(例如，汽油、柴油、乙醇、甲醇、丁醇或其混合物)，可通过设计两个部分的动力稳定的方案来实现燃料单元的设计。甲醇具有汽油的约一半的热能密度，这样需要2加仑甲醇以提供与I加仑汽油相同的热能。丁醇的热能密度和汽油大约相等。需要I. 5倍体积的乙醇以提供与I加仑汽油相同的热能。在本专利技术中，所加入的物质偏离常规的卡诺热机原理。这些物质不增加燃料的热能密度，但在存在于内燃机中的条件下导致次级反应从而在从内侧冷却发动机时产生额外的机械能。换言之，这些燃料可被混合以提供与通过热量测定所测相同的燃烧能密度(例如，对于柴油的128，700BTU/加仑)，但是其中，因为一种或更多种组分产生爆炸波，其表观能量密度更高。在本专利技术中，卡诺循环的物理化学由本专利技术的物理化学补充。发动机为某些化学加工设备提供可利用的温度和压力使次级反应发生。该组合物为这样一种组合物，其中稳定可燃燃料的分子压力持续地将核心爆炸物质装在“笼”中，其偶极本质使笼组件保持原位直到可利用热克服相对弱的偶极引力的键合力。由基础可燃燃料的燃烧提供的热提供了驱动溶剂化反应(solvation reaction)所必需的能量,其破坏“笼”,接下来是爆炸性物质的爆炸(detonation)或爆炸(explosion)。爆炸促使大量燃烧产物进入活塞。笼使得爆炸物质免于燃烧并且持续爆炸。 如果爆炸物质简单燃烧，其将仅少量增加燃料的热密度，仅少量(如果有的话)增加卡诺效率。相反，次级反应中的爆炸的特征在于，爆炸及其相关联的超音速显著增加发动机的表观热效率。已知水是通用溶剂，具有最闻偶极矩密本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.02.01 US 12/658,062;2010.05.28 US 12/802,0931.一种生产用于内燃机的燃料单元的方法，该方法包括 选择待替代的石油基燃料并确定其可燃性、性能和能量值； 选择具有四个或更少的碳原子和已知爆燃值的极性小分子烃作为稳定用燃料组分；及将所述稳定用燃料组分的所述已知爆燃值与所述待替代的石油基燃料的所述能量值进行比较； 计算所述稳定用燃料组分相对于所述待替代的石油基燃料的不足的能量，以及通过与一定量的爆炸性燃料组分混合来形成所述燃料単元，所述一定量的爆炸性燃料组分将提供足以基本相当于所述待替代的石油基燃料的可燃性、性能和能量值的能量密度。2.如权利要求I所述的方法，其中将所述爆炸性燃料组分与一定量的所选择的所述稳定用燃料组分混合，使得以运输稳定的形式提供所述爆炸性燃料组分。3.如权利要求2所述的方法，其中所述待替代的石油基燃料是汽油，其中所述稳定用燃料组分是甲醇，并且所述爆炸性燃料组分包含硝基甲烷、硝酸2-こ基己酯和丙酮，所述硝基甲烷、硝酸2-こ基己酯和丙酮以如下体积比存在于所述爆炸性燃料组分中约2. 5至约3份硝基甲烷每份丙酮和约I. 5至约2份硝酸2-こ基己酯每份丙酮。4.如权利要求2所述的方法，其中所述稳定用燃料组分是甲醇并且占所述燃料単元的至少约28. 5体积％。5.如权利要求2所述的方法，其中所述运输稳定形式的所述爆炸性燃料组分包含基于摩尔的约20摩尔甲醇、约10摩尔硝基甲烷、约2摩尔硝酸2-こ基己酯和约3摩尔丙酮。6.如权利要求2所述的方法，其中所述待替代的石油基燃料是汽油，所述稳定用燃料组分是甲醇，所述运输稳定形式的所述爆炸性燃料组分大致包含组分体积％甲醇 35 - 50 硝基甲烧20-35 硝酸2-乙基己酷 10^25 丙酮5 -157.如权利要求6所述的方法，其中所述爆炸性燃料组分还包含用于缓蚀的复合添加齐 。8.如权利要求6所述的方法，其中所述燃料单元还包含清洁剂添加剤，所述清洁剂添加剂通过使废甘油磷酸化而制成，所述废甘油来自用于从动物或植物源的脂肪或油产生生物柴油的脂肪酸的酯化。9.一种待与用于内燃机中基础可燃燃料混合的燃料添加剤，所述燃料添加剂包含 核心极性物质,包含 极性质子化合物； 至少两种极性非质子化合物；和硝基烷烃化合物；和 稳定和增强用可燃混合物，包含 非极性化合物；和 爆炸增强用化合物； 其中，可将至少一份所述核心极性物质和ー份所述稳定和增强用可燃混合物加入至少约10份基础可燃燃料中以形成合成燃料混合物。10.如权利要求9所述的燃料添加剤，其中所述核心极性物质大致包含按体积计 甲醇42-48% ； 硝基甲烷24-30% ； 硝酸2-こ基己酯14-21%; 丙酮8-11%。11.如权利要求10所述的燃料添加剤，其中所述稳定和增强用可燃混合物大致包含按体积计 体积％范围 硝酸2-こ基己酯<80 石油馏出物5-30 1，2，4-三曱基苯1-25 长链院基酰胺I - 25 轻质石油僧出物 间曱酚1-25 ニ曱苯酚1-25 对甲酚0.5 - 24 醋酸乙烯酯0.5-24 乙基苯酚0.3 - 2012.一种用于内燃机中的合成燃料，所述燃料包含 核心极性物质,包含 极性质子化合物； 至少两种极性非质子化合物；和 硝基烷烃化合物 '及 稳定和增强用可燃混合物，包含 非极性化合物；和 爆炸增强用化合物；以及 基础可燃燃料； 其中，将所述核心极性物质和稳定和增强用可燃混合物各至少ー份加入至少约10份所述基础可燃燃料中。13.如权利要求12所述的合成燃料，其中所述基础可燃燃料是石油基燃料。14.如...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修·M·朱克曼，
申请(专利权)人：马修·M·朱克曼，
类型：
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