Спосіб приготування палива для двигуна внутрішнього згорання

1. Спосіб приготування палива для двигуна внутрішнього згорання, заснований на змішуванні бензину або дизельного палива з водою або із спиртом або з їх сумішшю, з емульгатором і із стабілізатором, який відрізняється тим, що у воду або в спирт або в їх суміш додатково вводять колоїдний розчин агломератів металевих наночастинок, отриманих ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул відповідно у воді, в спирті або в їх суміші, в якому наночастинки знаходяться в аморфному стані, при цьому агломерати металевих наночастинок утворені наночастинками щонайменше двох різнорідних металів і утворюють короткозамкнуті U 2 (19) 1 3 30738 4 Патент України №17582, Спосіб приготування колоїдного розчину агломератів металевих моторного палива. МКІ С10L1/18, наночастинок, отриманих ерозійно-вибуховим Опубл.06.05.1997 Бюл. №6/1997]. диспергуванням металевих гранул відповідно у Спосіб дозволяє зменшити вміст у ви хлопних воді, в спирті або в їх суміші. газах СО і СН, проте він малоефективний відносно Запропонований, як і відомий спосіб NOX, крім того, недоліком відомого способу є приготування палива для двигуна внутрішнього низька седіментаційна стійкість водно-паливної згорання заснований на змішуванні бензину або емульсії. дизельного палива з водою, із спиртом або з їх Відомий спосіб приготування палива для сумішшю, з емульгатором і із стабілізатором і, двигуна вн утрішнього згорання шляхом подачі відповідно до цієї пропозиції, у воду або в спирт води, палива і емульгатора в диспергатор, в якому або в їх суміш додатково вводять колоїдний диспергування ведуть подачею імпульсних розчин агломератів металевих наночастинок, електричних розрядів на воду, забезпечуючи отриманих ерозійно-вибуховим диспергуванням одночасно часткове емульгування її з паливом, а металевих гранул відповідно у воді, в спирті або в потім проводять остаточне емульгування суміші в їх суміші, в якому наночастинки знаходяться в емульгаторі [Патент RU №2099575. Способ аморфному стані, при цьому агломерати получения водотопливной эмульсии и система металевих наночастинок утворені наночастинками подачи ее в цилиндр двигателя внутреннего щонайменше двох різнорідних металів і сгорания. F02М25/025, F02M27/04, F02M43/00, утворюють короткозамкнуті наногальванічні 20.12.1997]. елементи, а метали вибрані з групи, що Недоліком відомого способу є відносно складається з срібла, золота, міді, нікелю, невисока стійкість отриманої емульсії. паладію, платини, молібдену, кобальту, родію, Відомий спосіб приготування палива для ванадію, заліза, марганцю, хрому, цинку, олова, двигуна вн утрішнього згорання шляхом цирконію, титану, алюмінію, магнію, галію, сурми, змішування дизельного палива з водою і селену, тербію, празеодиму, самарія, гадолінію, емульгатором, в якому в якості емульгатора церію, лантану, ітрію, неодиму, а компоненти узяті використовують кременеву кислоту, а паливо в наступних співвідношеннях, мас.%: готують шля хом змішування його з водними бензин або дизельне паливо 65-95 частинками, покритими гідрофобною кремнієвою вода або спирт або їх суміш 2-25 кислотою і отриманими шляхом різкого колоїдний розчин металевих струшування протягом 1-2 мін води і кремнієвої наночастинок 2-10 із змістом кислоти, узятої в кількості 10% на суміш [Заявка наночастинок 0,00001-0,01 России №2002119952. Способ приготовления емульгатор 0,5-1 топлива для двигателя внутреннего сгорания. стабілізатор 0,01-0,4 МПК 7 C10L1/32, B01F3/08. Опубликовано: при цьому вміст спирту у водно-спиртовій 2004.01.20.]. суміші складає 0-100мас.%. Недоліком відомого способу є те, що він не У воду або в спирт або в їх суміш додатково забезпечує отримання ефективного палива з вводять колоїдний розчин агломератів металевих низьким змістом шкідливих викидів вихлопних наночастинок, отриманих ерозійно-вибуховим газів. диспергуванням металевих гранул відповідно у Найбільш близьким до пропонованого є спосіб воді, в спирті або в їх суміші. Це дозволяє приготування палива для двигуна внутрішнього зменшити шкідливі викиди вихлопних газів двигуна згорання шляхом змішування палива з водою, за рахунок більш повного згорання палива, емульгатором і стабілізатором, в якості якого зменшити витрату палива за рахунок більш використовуються солі чотиривалентного титану повного його згорання, а також отримати ефект рицинолевої і 10-оксистеаринової кислот. При плакування за рахунок осадження металевих цьому емульсія містить 65-95ваг.% бензину або наночастинок на стінках циліндрів двигуна. дизельного палива, 5-35ваг.% води, 0,5-1ваг.% Ерозійно-вибухове диспергуванняметалевих емульгатора і 0,01-0,4ваг.% від всієї емульсії гранул забезпечує отримання металевих стабілізатора. [Патент России №2278892. наночастинок з вузькою кривою розподілу Композиция водно-топливной эмульсии. МПК7 гранулометричного складу наночастинок, що C10L1/32, B01F3/08. Опубликовано: 2004.01.20.]. дозволяє вводити в композицію вузькодисперсний Недоліками відомого способу є те, що він не наноматеріал. забезпечує отримання ефективного палива з Метал вибраний з групи, що складається з низьким змістом шкідливих викидів вихлопних срібла, золота, міді, нікелю, паладію, платини, газів, а також відсутність ефекту плакування молібдену, кобальту, родію, ванадію, заліза, (процесу відновлення частинок металу, що марганцю, хрому, цинку, олова, цирконію, титану, осаджуються на поверхні стінок циліндрів ДВЗ) що алюмінію, магнію, галію, сурми, селену, тербію, не дозволяє підвищува ти компресійні властивості празеодиму, самарія, гадолінію, церію, лантану, двигуна. ітрію, неодиму. У основу корисної моделі поставлена задача Благородні метали, а також марганець, нікель, підвищення ефективності способу, що дозволяє хром, магній є каталізаторами горіння і сприяють отримувати ефективне паливо з низьким змістом більш повному згоранню палива. шкідливих викидів вихлопних газів. Мідь, олово, цинк, залізо, срібло, молібден, Це досягається тим, що спосіб включає титан, нікель і хром виступають в ролі металів, що введення у воду або в спирт або в їх суміш плакують. За рахунок того, що циліндро 5 30738 6 поршнева група постійно обробляється металами, стійкість емульсії. При збільшенні мас.% води що плакують, припиняється процес старіння більше 25 також знижується ефективність палива. двигуна, стан якого покращується, компресія При збільшенні мас.% колоїдного розчину і вирівнюється і зростає. Наночастинки, зважаючи металевих наночастинок більше верхніх меж на їх малий розмір, утворюють надзвичайно непропорційно збільшуються витрати. Оптимальні тонкий шар плакування на циліндро - поршневій значення мас.% емульгатора - 0,5-1; стабілізатора групі і не призводять до появи подряпин. - 0,01-0,4. При цих значеннях спосіб дозволяє Родій, мідь, срібло, золото, паладій, платина, отримувати паливо з хорошою агрегативною залізо, марганець, хром, кобальт, ванадій, стійкістю. цирконій, титан, тербій, празеодим, самарій, Спосіб приготування палива для двигуна гадоліній, сурма, селен підвищують ефективність внутрішнього згорання здійснюють таким чином. палива. Рідкоземельні метали, перехідні метали, Для приготування палива використовують наступні метали груп ПА, ШВ, VB або VIB Періодичної продукти: Таблиці Д.І. Менделєєва підвищують ефективність - бензин або дизельне паливо. Бензин і палива. Мідь, цирконій олово, молібден, цинк, дизельне паливо застосовують всі х марок; нікель, срібло і алюміній сприяють зменшенню - вода. Воду застосовують дистильовану або витрати палива і зниженню токсичності вихлопних очищену на побутови х фільтрах; газів двигуна. Рідкоземельні метали сприяють - етиловий спирт, або вищий аліфатичний поліпшенню згорання палива і згоранню сажі. спирт, або складні ефіри метилового і етилового У колоїдному розчині наночастинки спиртів, або суміш - синтетичний денатурований, знаходяться в аморфному стані, що дозволяє гідролізний ректифікований технічний, метанол збільшити ефективність отримуваного палива. або метанольно - ефірна фракція виробництва Агломерати металевих наночастинок утворені етилового спирту та ін.; наночастинками щонайменше двох різнорідних - побічний продукт виробництва бутилових металів і утворюють короткозамкнуті спиртів; наногальванічні елементи. [Патент України на - «сивушне масло» - яке є сумішшю спиртів: корисну модель №23944. Агломерат колоїдних амілового, ізобутилового, н-пропілового, металевих частинок. МПК (2006) B01J13/00 етилового, води і незначної кількості інших В32В5/16. Опубл.11.06.2007, бюл. №8.]. Це органічних сполук; дозволяє підвищити ефективність способу за - в якості колоїдного розчину використовують рахунок отримання палива з високою енергією колоїдний розчин агломератів металевих згорання, оскільки агломерати металевих наночастинок по ТУ У 24.6-35291116-001:2007 із наночастинок виступають як додаткове металеве змістом агломератів металевих наночастинок пальне. Короткозамкнуті наногальванічні 0,00001-0,01мас.% по відношенню до всієї суміші; елементи, утворені різнорідними металами, в якості емульгатора застосовують, починають діяти при попаданні їх в наприклад, пентол в суміші з твін-80 у ваговому електропровідне середовище, яким є плазма співвідношенні 2:1, пентол в суміші з ОП-4 у полум'я, утворена при згоранні палива. При цьому ваговому співвідношенні 3:1. Нижній і верхній в середовищі полум'я протікають електричні показник складу емульгатора - 0,5-1мас.% струми, що генеруються наноджерелами струму. відповідають хорошій агрегативній стійкості При цьому вивільняється додаткова енергія емульсії; величезної кількості нанорозмірних - в якості стабілізатора можуть бути електрохімічних пар (наногальванічних елементів), застосовані, наприклад, солі чотиривалентного число яких може перевищувати 106-109 на літр титана в кількості 0,01-0,4мас.%. У даному горючої суміші. Добре відома активізація горіння інтервалі концентрацій стабілізатора зберігається при протіканні електричних струмів в плазмі хороша седіментаційна стійкість добавки. полум'я. Окрім інтенсифікації процесу горіння під Паливо для двигуна внутрішнього згорання впливом електричних струмів здійснюється готують з використанням стандартного екологічно чисте горіння [Дудышев В.Д. устаткування шляхом змішування компонентів до "Электроогневая технология - эффективный путь отримання однорідного складу. Колоїдний розчин решения энергетических и экологических агломератів металевих наночастинок вводиться у проблем". "Экология и промышленность России", воду або в спирт або в їх суміш при №3, 1997, с.11-14.]. перемішуванні. Змішування компонентів проводять при Колоїдний розчин агломератів металевих наступних співвідношеннях, мас.%: наночастинок отримують ерозійно-вибуховим бензин або дизельне паливо 65-95 диспергуванням металевих гранул відповідно у вода або спирт або їх суміш 2-25 воді, в спирті або в їх суміші [ди в. Патент України колоїдний розчин металевих на корисну модель №23550. Спосіб ерозійнонаночастинок 2-10 із змістом вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. наночастинок Опубл.25.05.2007. Бюл.№7.]. При проходженні 0,00001-0,01 емульгатор 0,5-1 через ланцюжки металевих гранул імпульсів стабілізатор 0,01-0,4 електричного струму, в яких енергія імпульсів при цьому вміст спирту у водно-спиртовій перевищує енергію сублімації випарованого суміші складає 0-100мас.%. При значеннях мас.% металу, в точках контактів металевих гранул одна компонентів менше нижніх меж знижується з одною виникають іскрові розряди, в яких ефективність палива і знижується седіментаційна здійснюється вибухоподібне диспергування 7 30738 8 металу. У каналах розряду температура досягає 2007 07774 від 11 вересня 2007. Наногальванічний 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих елемент. МПК Н01М8/00, Н01М14/00, Н01М6/24, гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і C02F1/467]. Ці короткозамкнуті наногальванічні вибухоподібно руйнуються на найдрібніші джерела електричного струму починають діяти наночастинки і пару. Розплавлені наночастинки, при попаданні їх з колоїдного розчину в що розлітаються, потрапляють в рідину і електропровідне середовище, якою є плазма утворюють колоїдний розчин агломератів полум'я, утворена при згоранні горючих сумішей. наночастинок. При цьому, в середовищі полум'я протікають Колоїдний розчин агломератів металевих електричні струми, що генеруються наночастинок, отриманих ерозійно-вибуховим короткозамкнутими наногальванічними диспергуванням металевих гранул, володіє елементами. Відомо, що при протіканні великим запасом енергії, що підвищує електричних стр умів в плазмі полум'я ефективність паливної добавки. Ерозійноздійснюється активізація горіння. При цьому окрім вибухове диспергування металевих гранул інтенсифікації процесу горіння під впливом іскровими розрядами дозволяє отримувати електричних стр умів здійснюється екологічно наночастинки з великою поверхневою енергією, чисте горіння [Дудышев В.Д. "Электроогневая що акумулюють енергію вибуху при сублімації технология - эффективный путь решения металу. Запасена поверхнева енергія пропорційна энергетических и экологических проблем". ступеню дисперсності наночастинок. Велика "Экология и промышленность России", №3, 1997, поверхнева енергія наночастинок є першим с.11-14.]. При цьому вивільняється додаткова чинником акумуляції енергії в агломератах енергія величезної кількості нанорозмірних наночастинок [див. заявка России №2002102744. електрохімічних пар (наногальванічних елементів), Ильин А.П. Способ определения избыточной число яких може перевищувати 106-109 на літр энергии порошковых материалов. МПК G01N25/02. горючої суміші. Додаткова закумульована енергія Опубл.2003.10.10]. наночастинок виділяється при їх згоранні у складі Швидке охолоджування наночастинок металу горючої суміші, що підвищує е фективність в рідині при ерозійно-вибуховому диспергуванні пального. металевих гранул дозволяє зафіксувати аморфний стан речовини наночастинок, що дисперговані. Висока швидкість охолоджування розплавлених ультрадисперсних частинок в рідині створює умови для фіксації їх рідкофазної структури, що перешкоджає кристалізації і дозволяє зберегти накопичену енергію і не виділяти її у вигляді тепла. В результаті, речовина в аморфному стані запасає велику енергію. Наночастинки в аморфному стані є другим чинником акумуляції енергії в агломератах наночастинок. Металеві наночастинки в аморфному стані здатні акумулювати велику енергію як за рахунок великої поверхневої енергії, так і за рахунок внутрішньої енергії речовини в аморфному стані [Р.Т. Малхасян Доклады национальной Академии Наук Армении, 2004, Том 104, №4]. Утворення в колоїдному розчині агломератів наночастинок з різнорідних металів, в які входять наночастинки щонайменше двох різнорідних металів, що створюють електрохімічні пари, здійснюється при ерозійно-вибуховому диспергуванні металевих гранул різнорідних металів за допомогою об'єднання наночастинок, наелектризованих в іскрових розрядах. У складі агломератів утворюються короткозамкнуті наногальванічні елементи. Це є третім чинником акумуляції енергії в наночастках [див. Патент України на корисну модель №26611. Спосіб акумулювання енергії. МПК(2007) F24J3/00. Опубл.25.09.2007. Бюл.№15.]. Агломерати наночастинок, утворені різнорідними металами, володіють додатковою енергією за рахунок утворення дуже великої кількості короткозамкнутих наногальванічних елементів, які є наноджерелами електричного струму [див. Рішення про видачу деклараційного патенту України на корисну модель по заявке № u