用于电解的压力诱导的气体发生器系统的制作方法
【专利说明】用于电解的压力诱导的气体发生器系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年3月15日提交的标题为“用于电解氢氧化铵的压力诱导的圆柱形气体发生器系统(Pressure Induced Cylindrical Gas Generator System For theElectrolysis of Ammonium Hydroxide) ”的美国临时申请号61/792，641的优先权和权益，所述申请的全部内容出于所有目的特此以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]本公开大体涉及一种用于改进发动机性能的加压气体产生系统。
【背景技术】
[0004]迄今为止，存在涉及用于内燃机的氢气产生的大量参考文献。这些参考文献公开了用于使用电解槽产生氢气的复杂且昂贵的设备和方法，并且甚至可能需要较多地重新设计标准柴油发动机和发动机的排气系统。
[0005]本发明的上述和其它目标、特征以及优点将从以下参照附图进行的详细描述变得更加显而易见。
【发明内容】
[0006]本公开涉及一种用于产生气体的装置和系统。气体发生器可与柴油发动机一起使用。气体发生器可包括主体和第一端盖，所述第一端盖具有连接到主体的第一端部的平坦凹进表面。气体发生器可包括连接到主体的第二端部的第二端盖。主体可具有沿主体的中心轴线延伸的阳极棒。主体可具有包围阳极棒且安置在第一端盖的平坦凹进表面上的多个同心双极导电管。主体可具有包围双极导电管且形成主体的外表面的阴极管。
[0007]在各种实施方案中，可将由含有氢氧化铵的混合物的加压电解槽产生的气体引入到内燃发动机的进气流中。以举例的方式而非限制性地，通过电解产生且被引入到进气流中的气体可以是氢气、氧气、氮气和其它气体种类的混合物。
[0008]各种实施方案涉及一种将加压空气机构与气体发生器组合在一起的系统。从保存流体混合物的溶液贮存罐向气体发生器馈送流体混合物。流体混合物在气体发生器中经历电解，从而产生被馈送回到溶液贮存罐的气体或气体混合物。压力机构随后将受压的空气供应到溶液贮存罐，从而对完整的系统进行加压。加压气体混合物随后被引入到内燃发动机的进气流中。系统可适于安装到主体或安装在卡车或类似车辆的引擎盖下方且紧挨着柴油发动机的进气歧管。
[0009]在各种实施方案中，系统包括通/断开关和安培计。开关可连接到车辆的电池。当系统“接通”时，功率被供应到气体发生器以产生气体混合物。空气压力系统可包括连接到车辆的高压空气管路或连接到车载压缩机系统的空气管路。空气压力调节器可连接到空气管路以调整系统压力。空气管路随后连接到溶液贮存罐以便在气体混合物被引入到发动机的进气歧管中之前对包括气体混合物的整个系统进行加压。
[0010]气体发生器可包括发生器外壳，所述发生器外壳含有多个间隔开的阳极电极管和阴极电极管。从贮存罐向所述管馈送流体并且所述管提供电解气体作为输出。所述管包括多个同心圆柱形表面，所述多个同心圆柱形表面进行操作以对引入到气体发生器中的流体执行电解。
[0011]附图简述
[0012]图1是根据本文所讨论的实施方案的组合空气压力和气体发生器系统的示意性说明；
[0013]图2是图1中所示的气体发生器的实施方案的透视说明；
[0014]图3是图2中所示的气体发生器的分解图；
[0015]图4是图2中所示的气体发生器的横截面说明；
[0016]图5A是图3中所示的端盖的透视图；
[0017]图5B是图5A中所示的端盖的反向透视图；
[0018]图6是根据本文所讨论的实施方案的组合空气压力和气体发生器系统的示意性说明；
[0019]图7是图6中所示的气体发生器的实施方案的透视说明；
[0020]图8是图7中所示的气体发生器的分解图；
[0021]图9是图7中所示的气体发生器的横截面说明；
[0022]图10A是图7中所示的端盖的透视图；
[0023]图10B是图10A中所示的端盖的反向透视图；并且
[0024]图11是用于向图6的组合空气压力和气体发生器系统提供功率的电源电路的示意性说明。
【具体实施方式】
[0025]图1是根据本文所讨论的实施方案的加压电解系统的示意性说明。加压电解系统通常由参考数字10来标识。加压电解系统10可安装在系统外壳12中并且适于将受压的气体混合物引入到发动机。在图1中，以举例的方式而非限制性地，将加压电解系统10示出为将受压的气体混合物引入到涡轮增压柴油机14的进气歧管。根据本公开的加压电解系统10也可与其它类型的发动机一起使用，例如汽油发动机、柴油发动机、天然气活塞驱动发动机、涡轮驱动石油发动机、天然气燃烧发动机或喷气发动机。加压电解系统10可包括空气压力系统16和气体发生器系统18。
[0026]气体发生器系统18包括保存电解质溶液的溶液贮存罐20。通过空气压力系统16对气体发生器系统18进行加压，所述空气压力系统16经由空气管路54连接到溶液贮存罐20。溶液贮存罐20经由流体管路28将电解质溶液馈送到气体发生器30。气体发生器30通过电解质溶液的电解产生气体或气体混合物。由气体发生器30产生的气体随后经由气体排放管路50被馈送回到溶液贮存罐20。气体在被引入到罐中的流体中时进行冷却和洗涤以移除任何细小颗粒。冷却的气体随后使用空气压力系统16在受压下离开罐20到达气体管路51，所述气体管路51连接到柴油发动机的进气歧管或进气适配器。从所述进气歧管或进气适配器处，气体与发动机14的进气流混合。
[0027]通过溶液贮存罐20被馈送到气体发生器30中的电解质溶液可以是氢氧化铵和电解质的混合物。在一个实施方案中，溶液含有1.0-1.5%电解质。电解质通常为氢氧化钠，但也可取决于应用使用其它合适的电解质。在一个实施方案中，电解质溶液包括具有15%氨基的氢氧化铵。电解质溶液中氨的存在提供了许多优点。在一个方面，氢氧化铵可为有利的，这是因为氢氧化铵的增加的氢含量和氮的碳还原能力，其次它还降低了电解质溶液的冰点，从而消除或减少有问题的温度变化。不同于异丙醇和其它类型的防冻剂，氨不含碳。因此，通过将氨结合在溶液混合物中，显著减少了碳污染。此外，氨的结合使得溶液混合物对发动机和可能处理所述混合物的使用者来说腐蚀性较小。以举例的方式而非限制性地，通过电解质溶液的电解产生的气体可以是氢气、氧气、氮气和其它气体种类的混合物。已发现，将这些气体引入到发动机14的进气流中提高了发动机14内的柴油燃料的燃烧。
[0028]保存电解质溶液的溶液贮存罐20可包括溶液填充端口 22、在外壳12顶部中的填充盖24、以及在罐20侧面中的溶液水平指示器26。溶液水平指示器26指示系统18中的低溶液水平。溶液贮存罐20通常保存2至20加仑的流体，但可取决于应用保存更小或更大的量。
[0029]气体发生器系统18可包括用于选择性地将电功率施加到气体发生器30的通/断开关34。通/断开关34可连接到DC功率继电器44。当使用通/断开关34将气体发生器系统18 “接通”时，功率被供应到气体发生器30并且产生气体，如本文所描述。通/断开关34可用于测试目的，其中将在气体发生器系统18接通情况下的发动机性能与在气体发生器系统断开情况下的发动机性能进行比较。
[0030]系统10可包括直列式断路器箱42，以保护系统18免受功率浪涌或功率故障的影响。直列式断路器箱42可经由电引线38连接到车辆的电池36。直列式断路器箱42通常额定为50安培，但可取决于应用额定为更大或更小的电流量。直列式断路器箱42可连接到DC功率继电器44和分流器46。分流器46可连接到气体发生器30上的正极和安培计48。安培计48可监测从气体发生器30产生的电解气体的状态。
[0031]DC功率继电器44可连接到发动机14上的歧管压力开关40。DC功率继电器44可被配置用于接收来自发动机传感器的信号。发动机传感器/开关可包括歧管压力开关40或油压开关90中的至少一者。系统10可通过响应于发动机传感器信号将可变量的功率施加到气体发生器30来对发动机传感器作出响应。可包括油压开关90作为可操作以切断气体发生器30a或来自溶液贮存罐20的流动的安全特征。这种配置允许系统10在自动地对发动机14的需求作出响应有利时这样做。具体地说，歧管压力开关40可感测发动机14内的指示对发动机14增加的需求