复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制备方法

摘要

本发明涉及一种复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制备方法。现有车用节油器成本高、寿命短。为此，本复合金属催化模块表层含有贵金属催化层，该贵金属催化层由贵金属混合原料，经烧灼或加热而成，该贵金属混合原料包括58～60重量份的锡、3～6重量份的锑、1～2重量份的钼、3～6重量份的稀土、1～2重量份的钯、1～2重量份的二硫化钼、1～2重量份的铈、0.25～0.8重量份的铂和0.25～0.8重量份的钨。本发明还涉及一种催化燃油减排装置及两种复合金属催化模块制备方法。本发明复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制备方法具有成本低、寿命长、节油减排效果明显的优点，广泛适用于各种内燃机。

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制备方法。

背景技术

现有内燃机主要以柴油机和汽油机为主，其燃料分别为柴油、汽油， 无论柴油、还是汽油在内燃机都很难充分燃烧，其燃烧废气中含有一氧化 碳、一氧化氮等气体和少量烟尘。一方面造成内燃机耗油大，另一方面也 污染了环境。

为此，国内外许多学者和专家致力于对车、船、民用及工业用燃料的 研究。目前对燃料燃烧的处理方法主要为二大类：一是对燃料燃烧后尾气 的处理，另一类为对燃料本身的处理，目标在于使燃料能得到充分利用， 减少尾气对环境的污染。CN1072107A专利申请公开了一种稀土复合氧化物 型三元催化剂及制备方法，该催化剂使用三种载体材料：A.γ-氧化铝颗粒； B.铝硅酸盐颗粒；C.荲青石蜂窝载体，以稀土金属和过渡金属、碱土金属 氧化物为活性组分的低温催化及高温催化新型三元（CO、HC、NOx）催化剂， 具有良好的催化活性，适用于工业废气净化及含铅汽油排气净化。英国 《Eureka》（No.1(1997)p27～28）上介绍利用磁性改善燃油的燃烧特征， 以提高燃油的燃烧效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种 复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明复合金属催化模块表层含有贵金属催化 层，该贵金属催化层由贵金属混合原料，经烧灼或加热而成，该贵金属混 合原料包括58～60重量份的锡、3～6重量份的锑、1～2重量份的钼、3～6 重量份的稀土、1～2重量份的钯、1～2重量份的二硫化钼、1～2重量份的 铈、0.25～0.8重量份的铂和0.25～0.8重量份的钨。

铈经加热或灼烧后，转化为氧化铈，可增加燃油携氧能力；元素锑有 防燃、润滑效果；元素钯可抗氢中毒；元素铂可抗硫；钼有升温还原作用。

所述稀土可以选中国南方出产的中重稀土矿粉。上述贵金属主要成分 为相对较为便宜的锡，锡一方面起到了粘合剂作用，将其他贵金属熔合为 一体。当燃油经过时，本复合金属催化模块促燃油大分子团转化为小分子， 并促使小分子表现出较强的极性，便于经过化油器时，与空气中的氧气充 分混合，进一步更充分地燃烧。

作为优化，所述贵金属混合原料还包括0.25～0.8重量份的铑。铑元素 有利燃油催化，但不利于脱硫。不加铑元素，适合催化柴油，添加铑元素 适合催化汽油。

本发明催化燃油减排装置包括壳体，该壳体中空，其两端分别为进口 和出口，其特征在于：所述壳体封有多个前述复合金属催化模块。使用时， 将催化燃油减排装置安装在燃油发动机高压泵与低压泵进油管之间，并使 靠近永磁组的一端为出油口，另一端为进油口，切勿装反。安装时严禁明 火。

如此设计，燃油在油泵的作用下，高速进入壳体，受永磁体组阻碍， 油温升至40～60℃，燃油分子经过强磁切割和稀有贵金属催化后，燃油分子 团分化成更细小的分子团，增加其活性和与氧分子结合的能力，燃油进入 发动机后得以充分燃烧，从而减少有害废气的排放，减少积碳，同时增加 了发动机的动力，降低了发动机油耗；而且蜂窝催化剂模块释放出的纳米 金属离子随燃油进入发动机，通过热激活原理在发动机内缸壁与活塞之间 形成润滑层，提高了发动机缸壁与活塞表面光洁度与润滑性能，减轻活塞 与缸壁之间的工作磨损，减少发动机内的积碳结晶，从而提高了燃油发动 机的各项性能。

作为优化，所述复合金属催化模块呈球形，其表面均匀设有多个沟槽， 所述壳体包含永磁体圆筒，该永磁体圆筒内外圆周面分别为其两极，所述 复合金属催化模块充满该永磁体圆筒。如此设计，燃油经过时，强磁极化 和贵金属催化同时进行，效果更好。

作为优化，所述复合金属催化模块呈齿轮状，其表面均匀开有多个纵 向齿槽，其中心设有通孔，所述壳体包含永磁体圆筒，该永磁体圆筒内外 圆周面分别为其两极，所述复合金属催化模块充满该永磁体圆筒。如此设 计，便于加工。

作为优化，本催化燃油减排装置还包括永磁块组，每个永磁块组由多 块永磁体组成，相邻永磁体极性相反，并夹有支撑块；所述复合金属催化 模块呈圆柱形，其上开有多个均匀分布方形或圆形通孔，上述通孔贯穿圆 柱形复合金属催化模块的上底和下底，永磁块组与复合金属催化模块在壳 体内间隔设置。如此设计，永磁块组与复合金属催化模块分别独立，且间 隔布置，组装方便。

作为优化，相邻永磁体的相对面上均吸附有薄铁片。如此设计，便于 永磁体保持强磁性。

作为优化，本催化燃油减排装置还包括永磁导流环，该永磁导流环设 置在壳体近出口一端，其上游端面开多个渐开线形凹槽，靠在所述圆柱形 复合金属催化模块上。如此设计，永磁导流环一方面进一步强化油分子团 的极性，另一方面还可以起到导流作用，使油分子在局部形成环流。

本发明复合金属催化模块的制备方法（一）包括下述步骤：

①.加工铁铬铝骨架；

②.按重量比称取前述贵金属混合原料，充分混合后，熔融成复合锡 膏；

③.将复合锡膏喷涂在铁铬铝骨架上，喷涂厚度为0.5～1.5mm，得毛 坯；

④.将毛坯加热到温度260～360℃，并保温40～80分钟后，取出后 冷却至室温，即得成品。如此设计，便于加工特定形状，且成本低。

本发明复合金属催化模块的制备方法（二）包括下述步骤：

①.按重量比称取前述贵金属混合原料，充分混合成粉料；

②.将所得粉料预热到231℃，然后放入压模中，压制毛坯；

③.将所得毛坯在天然气火焰中锻烧8～10秒种，然后取出后冷却至室 温，即得成品。如此加工成型的复合金属催化模块使用寿命长。

本发明复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制备方法具有成本 低、寿命长、节油减排效果明显的优点，广泛适用于各种内燃机。

附图说明

下面结合附图对本发明复合金属催化模块、催化燃油减排装置及其制 备方法作进一步说明：

图1是本发明复合金属催化模块的结构示意图（一）；

图2是本发明复合金属催化模块的结构示意图（二）；

图3是本发明复合金属催化模块的结构示意图（三）；

图4是本发明催化燃油减排装置结构示意图（一）；

图5是本发明催化燃油减排装置结构示意图（二）；

图6是图5所示催化燃油减排装置的剖面结构示意图（沿轴线剖去一 半外壳）；

图7是永磁块组加装薄铁皮后的结构示意图；

图8是带永磁导流环的催化燃油减排装置的分解结构示意图；

图9是图8所示催化燃油减排装置的剖面结构示意图（沿轴线剖去一 半外壳）。

图中：1为沟槽、2为复合金属催化模块、3为纵向齿槽、4为通孔、5 为壳体、501为进口、502为出口、503为永磁体圆筒、504为栅板、6为永 磁块组、601为永磁体、602为支撑块、603为薄铁片、604为永磁导流环、 605为渐开线形凹槽、606为固定套管。

具体实施方式

实施例1：

①.加工直径20mm的球形铁铬铝骨架，并在其表面均匀开设多个沟 槽，沟槽截面为直径为3mm的半圆形；

②.分别称取5.8kg的锡粉、0.45kg的锑粉、0.2kg的钼粉、0.3kg的 稀土、0.15kg的钯粉、0.2kg的二硫化钼粉、0.1kg的铈粉、0.05kg的铂粉 和0.08kg的钨粉，充分混合后，熔融成复合锡膏；

③.将复合锡膏喷涂在铁铬铝骨架上，喷涂厚度为2mm，得毛坯；

④.将毛坯加热到温度260～360℃，并保温40分钟后，取出后冷却 至室温，即得成品。

将锡粉、锑粉、钼粉、稀土、钯粉、二硫化钼粉、铈粉、铂粉和钨粉 的用量按顺序分别改为5.9kg、0.6kg、0.1kg、0.45kg、0.2kg、0.1kg、0.15kg、 0.08kg和0.025kg，，同时增加0.025kg的铑喷涂厚度改为1mm，保温改为 60分钟，重复前述方法，制得成品复合金属催化模块B。

将锡粉、锑粉、钼粉、稀土、钯粉、二硫化钼粉、铈粉、铂粉和钨粉 的用量按顺序分别改为6.0kg、0.3kg、0.15kg、0.6kg、0.1kg、0.15kg、0.2kg、 0.025kg和0.05kg，同时增加0.05kg的铑，喷涂厚度改为1.5mm，保温改 为80分钟，重复前述方法，制得成品复合金属催化模块C。

复合金属催化模块A、B、C表面上都均匀设有多个沟槽1，其外观本 质无差别，在本发明中同其他复合金属催化模块一样，均用附图标记2表 示。

当然复合金属催化模块2也可以做成齿轮状，方法如前，其表面均匀 开有多个纵向齿槽3，其中心设有通孔4，如图2所示。

实施例2：①.分别称取5.8kg的锡粉、0.45kg的锑粉、0.2kg的钼粉、 0.3kg的稀土、0.15kg的钯粉、0.2kg的二硫化钼粉、0.1kg的铈粉、0.05kg 的铂粉和0.08kg的钨粉，充分混合成粉料；

②.将所得粉料预热到231℃，然后放入压模中，压制成呈圆柱形毛坯， 该圆柱形毛坯上开有多个均匀分布的通孔4，上述通孔贯穿圆柱形毛坯的 上底和下底。

③.将所得毛坯在天然气火焰中锻烧8～10秒种，然后取出后冷却至室 温，即得成品复合金属催化模块D，如图1所示。

将锡粉、锑粉、钼粉、稀土、钯粉、二硫化钼粉、铈粉、铂粉和钨粉 的用量按顺序分别改为5.9kg、0.6kg、0.1kg、0.45kg、0.2kg、0.1kg、0.15kg、 0.08kg和0.025kg，同时增加0.08kg的铑，重复上述实施例2所述方法， 制得成品复合金属催化模块E。

将锡粉、锑粉、钼粉、稀土、钯粉、二硫化钼粉、铈粉、铂粉和钨粉 的用量按顺序分别改为6.0kg、0.3kg、0.15kg、0.6kg、0.1kg、0.15kg、0.2kg、 0.025kg和0.05kg，同时增加0.05kg的铑，重复上述实施例2所述方法， 制得成品复合金属催化模块F。

实施例3：如图4所示，本催化燃油减排装置包括壳体5，该壳体5中 空，其两端分别为进口501和出口502，所述壳体5内封有多个图1所示的 复合金属催化模块2。（当然，也可以选用图2所示的复合金属催化模块2， 略）。

所述壳体5包含永磁体圆筒503，该永磁体圆筒503内外圆周面分别为 其两极，所述复合金属催化模块2就填充满该永磁体圆筒503，其两端分别 设有栅板504。

实施例4：如图5、6所示，本催化燃油减排装置包括壳体5，该壳体5 中空，其两端分别为进口501和出口502，所述壳体5内封有多个图3所示 的复合金属催化模块和多个永磁块组6，每个永磁块组6由多块永磁体601 组成，相邻永磁体601极性相反，并夹有支撑块602；永磁块组6与复合金 属催化模块2分别独立，在壳体5内间隔设置。

实施例5：如图7所示，相邻永磁体601的相对面上均吸附有薄铁片 603，其余结构如实施例4所述。

实施例6：如图8、9所示，本催化燃油减排装置还包括永磁导流环604， 该永磁导流环604设置在壳体5的近出口一端，其上游端面开多个渐开线 形凹槽605，靠在所述圆柱形复合金属催化模块2上，其余结构如实施例5 所述。

取复合金属催化模块A组装成如图4所示的催化燃油减排装置A；取 复合金属催化模块D组装成如图5-6所示的催化燃油减排装置D。

一2009年产奥迪A6L2.7升柴油轿车，以国产0号柴油为燃料，在未 装催化燃油减排装置前，百公里综合油耗为7.8升，每周上线检测一次尾气， 平均尾气排放CO—1.8g/km、HC—0.65g/km、NOx—0.15g/km、PM2.5 —0.03g/km，

同样以国产0号柴油为燃料，安装催化燃油减排装置A两个月后，累 计行驶7452kg，总共耗油439.7升，百公里综合油耗为5.9升，油耗降低约 23%。每周上线检测一次尾气，平均尾气排放CO—0.352g/km、HC— 0.13g/km、NOx—0.075g/km、PM2.5—0.007g/km。

同样以国产0号柴油为燃料，安装催化燃油减排装置D两个月后，累 计行驶6531kg，总共耗油382.1升，百公里综合油耗为5.85升，油耗降低 约30%。每周上线检测一次尾气，平均尾气排放CO—0.35g/km、HC— 0.12g/km、NOx—0.07g/km、PM2.5—0.006g/km。

取复合金属催化模块B、C组装成如图4所示的催化燃油减排装置B、 C；取复合金属催化模块E、F组装成如图8-9所示的催化燃油减排装置E、 F。

一辆2005年产丰田皇冠3.0升汽油轿车，以国产97号汽油为燃料，在 未装催化燃油减排装置前，百公里综合油耗为17.5升，每周上线检测一次 尾气，平均尾气排放CO—1.75g/km、HC—0.62g/km、NOx—0.16g/km、 PM2.5—0.025g/km。

同样以国产97号汽油为燃料，安装催化燃油减排装置B两个月后，累 计行驶5875kg，总共耗油734.4升，百公里综合油耗为12.5升，油耗降低 约23%。每周上线检测一次尾气，平均尾气排放CO—0.352g/km、HC— 0.13g/km、NOx—0.075g/km、PM2.5—0.007g/km。

同样以国产97号汽油为燃料，安装催化燃油减排装置C两个月后，累 计行驶4278kg，总共耗油539升，百公里综合油耗为12.6升，油耗降低约 30%。每周上线检测一次尾气，平均尾气排放CO—0.30g/km、HC— 0.11g/km、NOx—0.05g/km、PM2.5—0.004g/km。

同样以国产97号汽油为燃料，安装催化燃油减排装置E两个月后，累 计行驶3424kg，总共耗油421.1升，百公里综合油耗为12.3升，油耗降低 约23%。每周上线检测一次尾气，平均尾气排放CO—0.01g/km、HC— 0.005/km、NOx—0.001、PM2.5—0.0005g/km。

同样以国产97号汽油为燃料，安装催化燃油减排装置F两个月后，累 计行驶4360kg，总共耗油531.9升，百公里综合油耗为12.2升，油耗降低 约30%。每周上线检测一次尾气，平均尾气排放CO0.003、HC0.01g/km、 NOx0.01g/km、PM2.50.001g/km。

一辆2000年产桑塔纳汽油发动机轿车，2010年出现尾气检测不合格现 象，安装本催化燃油减排装置E后，2010年、2011年、2012年均顺利通过 尾气，2013年又出现尾气检测不合格现象，取出本催化燃油减排装置内的 复合金属催化模块，在天燃气火焰上，灼烧5～10秒，冷却至室温，装回 本催化燃油减排装置，并重新安装在桑塔纳轿车，尾气检测旋即合格，同 时在使用本催化燃油减排装置期间，油耗平均降低20%，节油效果明显。

09年产众泰2008版1.3升汽油发动机轿车，原本存在动力不足的情况， 具体表现有三：1.在平路上行驶车辆提速至110km/h后，再提速时明显乏力； 2.车内乘客满员时，在平路上启动或提速表现乏力，通常车内只乘坐两人； 3.在平路行驶途中，如果打开车载空调，感觉车辆明显乏力，而且空调制冷 效果差。

安装催化燃油减排装置F后，在车内坐满乘客，打开车载空调，车辆 仍能轻松提速至130km/h，而且车载空调制冷效果明显。

该车在安装催化燃油减排装置F前，尾气检测时常不合格，年审前， 常常需要更换火花塞、清洗油路并作深度保养，才能通过年审；安装本车 在安装催化燃油减排装置F，年审尾气检测时，都是一次合格。

以上只是本发明最佳实施例的举例，不是穷举，任何符合本发明专利 权利要求书描述的技术方案、产品均落入本发明的专利保护范围。