用于降低车辆燃料消耗的装置

摘要

本发明涉及通过电解生成氢气的生成器(1)，其可以用于使用内燃机的任何产业，特别是能源、汽车、海运或铁路产业。在根据本发明的生成器(1)中，流体被迫使利用上升和下降运动来遵循路径(100)，以便防止液态水与由电解产生的氢气和氧气的任何分离。系统用于显著地降低CO2排放以及燃料消耗。

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过电解水生成氢气来降低车辆燃料消耗的装置。

背景技术

文献CA2708139A1描述了一种用于通过电解水生成氢气的装置。该装置包括一系列彼此平行的竖直板。板限定了不透水的电池。在这些电池的每一者中都可以产生水的电解。

在电解期间，水被转换成气态氢和气态氧。由于这些气体比液态水轻，因此它们优选地位于电池的顶部(如该文献的第7页指示)，而随着电解反应继续，水优选地位于电池的底部。然后，首先在电池底部产生电解，这使得氢气的产生随着时间的流逝而减少。此外，该装置的尺寸必须很大，以便使产生维持在足够的速率，即使这种降低是随着时间而流逝的。

文献US5292405公开了一种电解电池。

文献US2009/166191A1公开了一种用于通过电解生成气体的设备。

文献US39775247描述了一种用于处理废物并回收水和可用固体的系统。

文献GB365983描述了一种设备，该设备用于电解再生在通过用亚铁氰化钾氧化硫化氢来净化气体期间形成的亚铁氰化钾。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于通过具有较小波动速率的电解水来生成氢气的并且特别紧凑且轻便的装置。为此，本发明提出了一种用于降低车辆的燃料消耗的装置，该装置包括：

·外壳；

·入口，其允许流体进入装置中；

·出口，其允许流体从装置离开；

·多个导电板，以限定成隔室的方式布置在外壳中，

其中，多个板沿第一方向包括第一端板、中间板、和第二端板，

其中，至少一个板被布置成形成阳极，并且至少另一个板被布置成形成阴极，

其中，该装置包括以交替形式布置的下开口和上开口，以便允许流体在入口与出口之间流动，其中，两个连续隔室之间的流体通道仅可以通过一个或几个下开口或通过一个或几个上开口，其中，下开口是在垂直于第一方向的第二方向上移位的上开口。

根据本发明的装置使其可以生成氢气。然后，氢气在车辆中用作改善燃烧的试剂，以便显著地改善烃类燃料的燃烧产量。在根据本发明的装置内部，流体被迫使在外壳的入口与出口之间从一个隔室流到另一个隔室。为了从一个隔室流到相邻的隔室，流体必须交替地通过板“上方”的开口和板“下方”的开口。因此，流体必须在隔室内部进行竖直运动，这防止了隔室内部的液体与气体之间的分离。结果，在隔室的下开口与上开口之间的板的整个表面被用于进行电解。这使得可以获得比已知装置更稳定的氢气产生速率。

根据本发明的装置以迫使流体在第二方向上进行运动的这种方式进行布置：在一个隔室中，流体朝向顶部位移，而在接下来的隔室中，流体朝向底部位移。换言之，一个板不同时包括下开口和上开口。因此，根据本发明的装置与文献US2009/166191A1中描述的装置形成明显的区别，在文献US2009/166191A1中，板同时包括下开口和上开口。

隔室之间的唯一开口是下开口或上开口。一个隔室优选地从第一侧由仅具有一个或几个下开口的壁或板界定，并且从在第一方向上与第一侧相对的第二侧由仅具有一个或几个上开口的壁或板界定。例如，各个开口包括至少一个孔，例如狭槽。

根据本发明的装置使其可以直接地使用所有产生的氢气，因为该装置是便携式的。因此，这避免大量储备特别易爆的气体。

板优选地以1mm或2mm的距离间隔。板优选是刚性的。然而，它们可以是柔性的，同时仍然保持在本发明的框架内。板优选是平的。然而，它们可以是弯曲的，同时仍然保持在本发明的框架内。板优选是基本上平行的。

通过入口的流体是水性电解质溶液。这可以是例如至少部分去矿物质的水、雨水或NaOH水溶液。

该装置以以下这种方式布置：阳极可以连接到正电位，并且阴极可以连接到负电位。

在本发明的框架内，“氢气”是二氢分子。在本发明的框架内，“氧气”是二氧分子。

入口优选地包括外壳中的开口。出口优选地包括外壳中的开口。

外壳可以是聚甲基丙烯酸甲酯，例如树脂玻璃。

在本发明的一个实施例中，下开口和上开口包括穿过中间板的孔。

在本发明的一个实施例中，下开口和上开口包括穿过第一端板的孔和穿过第二端板的孔。

在本发明的一个实施例中，第一端板被布置成形成阳极，并且第二端板被布置成形成阴极。它们可以连接到例如电源装置。

在本发明的一个实施例中，第一端板被布置成形成阳极，并且第二端板被布置成形成阴极，并且至少一些中间板被布置成形成浮动电位。

换言之，在该实施例中，中间板并不通过实体导体与外部电位连接。

在本发明的一个实施例中，下开口和上开口是狭槽。发明人已经进行了测试并且已经观察到，与一系列孔相比，狭槽使得更佳的产能成为可能。事实上，在开口表面相等的情况下，相对于孔，狭槽的摩擦效应减小。

狭槽优选地在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上延伸。

优选地，每个板仅包括一个狭槽。这使得可以使流体与板之间的接触长度最大化。

优选地，狭槽包括板的宽度的70％至95％。板的宽度是其在第三方向上的范围。

在本发明的一个实施例中，至少两个相邻的板由相同的材料制成。这简化了装置的制造并降低了其成本。

在本发明的一个实施例中，板是金属的。

在本发明的一个实施例中，板由不锈钢、和/或铂、和/或金制成。

在本发明的一个实施例中，两个连续的板借助于接头或间隔单元保持彼此相距一定距离。接头或间隔单元例如由硅树脂或橡胶制成。

此外，本发明提出了一种系统，包括：

·根据本发明的一个实施例的至少一个装置；

·泵，被布置成使流体在入口与出口之间循环；以及

·电源装置，一端连接到阳极，一端连接到阴极。

此外，电源装置优选地使其可以为泵供电。

在本发明的一个实施例中，系统包括多个根据本发明的用于生成氢气的装置，这些装置以顺序的方式布置。根据本发明的第一装置的出口与第二装置的入口流体连接，以此类推。

在本发明的一个实施例中，系统还包括燃烧装置以及将出口连接到燃烧装置的入口的流体流动装置。

在本发明的框架内，燃烧装置可以是任何产生燃烧(优选化石燃料的燃烧)的装置。例如，燃烧装置可以是内燃机或燃烧锅炉。

发明人已经通过实验确定，流量计前面(或根据具体情况，流量计后面)的连接使得可以减少燃烧装置的70％(或相应地为90％)的CO

在本发明的一个实施例中，流体流动装置包括过滤装置。该装置使得可以防止水被注入到燃烧装置中。

在本发明的一个实施例中，流体流动装置包括止回装置。该装置使得可以防止任何火焰的返回。

此外，本发明提出了一种包括根据本发明的装置或系统的车辆。该装置以第二方向为竖直方向的方式安装在车辆中。

此外，本发明提出了一种用于生成氢气的方法，包括以下步骤：

(a)提供根据本发明的装置、系统或车辆；

(b)将流体供应至装置的入口，并使流体在装置的入口与出口之间循环；以及

(c)在阳极与阴极之间施加电势差。

装置的所述优点以在细节上进行必要修改的方式应用于该方法。

附图说明

为了理解将结合附图陈述的内容并通过阅读以下提供的详细描述，本发明的其它特性和优点将显现，附图中：

图1是根据本发明第一实施例的装置的侧向截面；

图2是根据本发明第二实施例的装置的侧向截面；

图3是根据本发明第三实施例的装置的侧向截面；

图4a是在装置的一个实施例中使用的板20的正视图；

图4b是在装置的一个实施例中使用的板20的正视图；

图5a是在装置的一个实施例中使用的板20的正视图；

图5b是在装置的一个实施例中使用的板20的正视图；以及

图6是描述根据本发明的系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

本发明利用具体实施例并参考附图进行描述，但是本发明并不限于这些实施例和附图。所描述的图表或附图仅是示意性的而不是限制性的。

在附图中，相同或类似的元件将具有相同的附图标记。

图1描绘了根据本发明的一个实施例的用于生成氢气的装置1在竖直平面中的剖视图。

图1使得可以使针对第一方向101和垂直于第一方向101的第二方向102的一个优选可能性可视化。第一方向101对应于装置1中流体的整体运动。该第一方向优选是水平的。第二方向102优选是竖直的。

装置1包括外壳10，该外壳具有使得可以使流体进入外壳10的入口11以及可以使流体从外壳10离开的出口。装置1以在入口11与出口12之间引导流体的方式布置。

装置1包括：在外壳10内部的板20。板优选是竖直的。板优选地固定到外壳10。板20优选地垂直于第一方向101并且在该方向上间隔。板20在第一方向101上以如下顺序彼此设置：

·第一端板21；

·多个中间板25；以及

·第二端板22。

板20将外壳10的至少一部分分成隔室60。隔室60仅通过下开口51和上开口52的方式在隔室之间流体连接。下开口51和上开口52使得流体100可以在入口11与出口12之间流动。

下开口51相对于上开口52在第二方向102上空间地移位。由此，上开口52高于下开口51。

在装置1中位移的流体通过交替地穿过至少一个下开口51和至少一个上开口52而从一个隔室60流到另一个隔室。换言之，流体100在装置1内部的流动具有上升形式和下降形式，例如正弦曲线形式或蛇形形式。两个连续隔室之间的流体通道可以仅通过一个或几个下开口或通过一个或几个上开口，但不可以同时通过一个或几个下开口且同时通过一个或几个上开口。

在流体100在装置1中流体流动期间，流体经历至少部分地化学转化并且至少部分地相变的电解反应。在入口11处，流体基本上是水性液体溶液。在出口12处，流体包括气态氢气和氧气。在入口11与出口12之间，流体包括液体和气体的混合物。

出口12可以包括多个通道，例如被布置成允许流体的液体部分离开的第一通道和被布置成允许流体的气体部分离开的第二通道。

板20能够导电。至少一个板被布置成形成阳极31，并且至少一个板被布置成形成阴极32。阳极31和阴极32被布置成连接到电源装置203(图6)。

优选地，第一端板21或第二端板22形成阳极，并且这两个板中的另一个形成阴极。优选地，至少一些中间板25被布置成形成浮动电位。因此，中间板25的电位由环境条件确定，并且特别地，由第一端板21和第二端板22的电位确定。

优选地，所有板20由相同的材料制成。具体地，两个连续的板优选地由相同的材料制成。该材料优选地是金属，例如不锈钢。

优选地，板20通过位于板20到外壳10的连接附近的接头或间隔单元(未图示)彼此分开。

在各个板与外壳之间的接合点处也可以存在接头(未图示)，以便确保该接合点的紧固。

图1图示了装置1的一个实施例，其中，下开口51和上开口52包括穿过中间板25的孔，其中，至少一个孔穿过第一端板21，并且至少一个孔穿过第二端板22。

图2图示了装置1的一个实施例，其中，下开口51和上开口52包括在板20与外壳10之间的孔。

图3描述了装置1的一个实施例，其中，下开口51和上开口52包括穿过中间板25的孔，并且其中，第一端板21和第二端板22是气封的。

如图1至图3图示的，优选的是，入口11相对于第一开口沿第二方向102移位。此外，优选的是，出口12相对于最后一个开口沿第二方向102移位。

在仍然保持在本发明的框架内的同时，可以按照以下顺序包括多个板：

·形成第一阳极31的第一端板21；

·具有浮动电位的中间板25；

·形成第一阴极32的中间板25；

·具有浮动电位的中间板25；

·形成第二阳极31的中间板25；

·具有浮动电位的中间板25；

·其他潜在的板；以及

·形成第“n”个阴极32的第二端板22。

在本发明的框架内，阳极和阴极的各自位置可以互换。

图4a是包括形成下开口51的圆孔的板20的正视图。

图4b是包括形成下开口51的狭槽的板20的正视图。板20只包括一个狭槽。狭槽在垂直于第一方向101和第二方向102的第三方向103上延伸。

图5a是包括形成上开口52的圆孔的板20的正视图。

图5b是包括形成上开口52的狭槽的板20的正视图。板20只包括一个狭槽。狭槽在第三方向103上延伸。

图6是图示根据本发明的系统的一个实施例的示意图。该系统包括一个或几个根据本发明的用于生成氢气的装置1、流体贮存器201和泵202，该泵使来自贮存器201的流体向装置1循环、在装置1中循环、以及在装置1的下游循环。此外，系统包括为泵202和用于生成氢气的装置1供电的电源装置203。优选地，电源装置1由控制器204控制，该控制器使得可以调节氢气的产生，例如调节电极之间的电流和/或到电极的电位。电源装置203连接到装置1的阳极31和阴极32。

此外，系统优选地包括燃烧装置206，该燃烧装置的一个入口通过流体流动装置连接到用于生成氢气的装置1的出口12。

该流体流动装置优选地包括一个或几个过滤装置205和/或一个或几个止回装置205。过滤装置可以去除留在流体中的水。为了进行该过滤，流体可以通过贮存器201返回，以便使留在流体中的水保存在贮存器201中。过滤装置可以包括至少一个鼓泡装置(或“起泡器(英文bubbler)”)。所述止回装置防止流体的任何向后运动和/或火焰的任何返回。止回装置例如包括阀。

流体在进入到燃烧装置206中时优选地仅包括氢气和/或氧气。为了进入燃烧装置206，流体优选地经过喷射器、空气过滤器或者以附加喷射器方式的进入收集器。

此外，系统可以包括被布置成冷却装置1的通风器(未示出)。

此外，系统可以包括用于监测贮存器201中的流体液位的计量器。因此，在车辆的情况下，仪表板可以显示贮存器201中的流体液位。

换言之，本发明涉及一种用于通过电解生成氢气的装置1，在不受限的情况下，该装置可以特别地用于汽车产业、海运产业和铁路产业。在根据本发明的生成器1中，流体被迫使利用上升运动和下降运动来遵循路径100，以便防止液态水与由电解产生的氢气和氧气之间的任何分离。

已经关于特定实施例描述了本发明，这些实施例具有纯粹例示性的值，并且不应被认为是限制性的。在总体上，本发明并不限于图示和/或上面描述的示例。动词“包括”、“包含”、“由……构成”或任何其它变体以及它们的词形变化的使用不能以任何方式排除存在除所述元件之外的元件。用于引入元件的法语不定冠词或定冠词的使用不排除存在多个这些元件。权利要求中的附图标记并不限制其范围。