專利名稱：一種可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種人工合成制取燃料的技術(shù)及工藝，尤其是涉及利用生物質(zhì)碳電極在真空水下弧光裂解的方法來(lái)制取可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝。
背景技術(shù)：
能源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人類發(fā)展中具有特別重要的戰(zhàn)略地位，但自1973年世界石油危機(jī)以來(lái)，人類承受著能源告急和全球生態(tài)環(huán)境惡化的雙重壓力。我國(guó)目前能源供需矛盾尖銳，結(jié)構(gòu)不合理；能源利用率低；能源的大量消費(fèi)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。國(guó)務(wù)院發(fā)布的《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006— 2020年)》指出，能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)防安全重點(diǎn)發(fā)展，亟待科學(xué)支撐的產(chǎn)業(yè)和行業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域之一，中國(guó)將在未來(lái)15年內(nèi)把發(fā)展能源和水資源、環(huán)境等11個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域的技術(shù)放在優(yōu)先位置，解決制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重大瓶頸問(wèn)題。未來(lái)十五年，中國(guó)能源技術(shù)發(fā)展的主要方向是經(jīng)濟(jì)、高效、清潔利用新型能源開(kāi)發(fā)?！妒鍑?guó)家戰(zhàn)略性新 興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，新能源列進(jìn)七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)之一。加強(qiáng)下一代生物質(zhì)燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)也寫進(jìn)新能源的發(fā)展規(guī)劃。國(guó)家支持前沿科技的發(fā)展，真空零點(diǎn)能技術(shù)現(xiàn)已成為世界性科研和競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。2010年《前沿科學(xué)》第四期，北京航空航天大學(xué)江興流教授撰文《二十一世紀(jì)是零點(diǎn)能的世紀(jì)》。生物質(zhì)碳和水是自然界十分豐富的資源，但目前沒(méi)有一種利用此資源來(lái)生產(chǎn)成本低、安全性好、清潔、實(shí)用性強(qiáng)，能夠取代常規(guī)能源的新型燃料。燃料中伴生的真空零點(diǎn)能在世界范圍內(nèi)也只是在試驗(yàn)階段，沒(méi)有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的先例。

發(fā)明內(nèi)容
1、發(fā)明目地本發(fā)明提供一種利用生物質(zhì)碳電極在真空水下弧光裂解制取氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝，其目地是解決現(xiàn)有的不可再生的常規(guī)能源的資源短缺，污染環(huán)境，不可持續(xù)；而部分新能源的成本高，技術(shù)不成熟，而現(xiàn)在沒(méi)有一種利用可再生的生物質(zhì)碳和水，并伴生真空零點(diǎn)能(Zero Point Energy)制造新型燃料的技術(shù)及工藝而存在的問(wèn)題。2、技術(shù)方案本發(fā)明是通過(guò)以下方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的
一種可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝，其特征在于該技術(shù)及工藝的完成是由反應(yīng)器I，正碳電極E1和負(fù)碳棒電極E2,工作電阻器RL1和RL2,電源自動(dòng)轉(zhuǎn)控器120VAC構(gòu)成；正電極E1與負(fù)電極E2的對(duì)應(yīng)端均露出碳電極,正電極E1與負(fù)電極E2相對(duì)程控構(gòu)成產(chǎn)生電弧的距離，反應(yīng)器I為真空狀態(tài)下的水容器，兩個(gè)電極E1和E2設(shè)置在水容器內(nèi)，正電極E1通過(guò)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)控器120VAC與主動(dòng)力電源一端連接，負(fù)電極E2通過(guò)并聯(lián)的工作電阻器RU和RL2,電源轉(zhuǎn)控器帶動(dòng)的送料系統(tǒng)連接。電極E1和E2的放電端的間距為15-50毫米，工作電阻的RL1的電阻值為O. 08—O.1歐姆，RL2的電阻值為O. 08—0.1歐姆。主動(dòng)力電源；主動(dòng)力電源經(jīng)120VAC電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換器后，電極E1和E2的工作電壓為直流電壓25— 35V、電流為300— 3000A。并聯(lián)的工作電阻器RL1和RL2與電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換器之間通過(guò)數(shù)字電表A2連接。上述電極E1的內(nèi)徑為80毫米一300毫米，高度為40毫米一200毫米的法蘭；電極E2的直徑為18毫米一200毫米，長(zhǎng)度為380毫米一2000毫米的碳棒。反應(yīng)器為密閉的真空反應(yīng)室。反應(yīng)器上端設(shè)有電極E2的進(jìn)料口，料庫(kù)可儲(chǔ)存用24小時(shí)的原料，由自動(dòng)送料系統(tǒng)輸送。由設(shè)置在反應(yīng)器內(nèi)銅導(dǎo)架與其內(nèi)腔緊密配合的法蘭碳電極E1與碳電極E2相對(duì)應(yīng)形成電弧端5。一種可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝，其特征在于發(fā)明人委托大連理工大學(xué)精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室對(duì)本發(fā)明制得的氫碳單氧燃?xì)膺M(jìn)行測(cè)定，其研究報(bào)告如下
對(duì)制得的燃?xì)饨M成成份鑒定及含量測(cè)定 測(cè)試儀器日本島津GC — 7A氣相色譜儀 測(cè)試條件oven: 50 °C ; in jet : 90 °C , TCD : 80 °C 載氣Ar (高純)
色譜柱分子篩 13X 色譜數(shù)據(jù)工作站
圖2為H2進(jìn)樣圖譜，分 析文件為06041312，樣品進(jìn)樣量1000微升，其中各項(xiàng)指標(biāo)如
下
峰編號(hào)保留時(shí)間峰面積面積百分百體積百分百
H21.51511338633 90.00251
CO7.0409306327.38749
結(jié)論該氣體為氫氣(51%)和一氧化碳(49%)的混合物，是大約等量的混合物。氫氣略
多一些。通過(guò)以上研究報(bào)告，得到以下結(jié)論氫(H2)51%，一氧化碳(C0)49%，其中碳的成份比例為24. 5%,已經(jīng)將生物質(zhì)碳的利用率提高了 4倍，有效的利用水中的氫(H)和氧(O)的成份。按《能量守恒定律》計(jì)算的此燃料熱值為3030大卡；
按自然計(jì)算法測(cè)出的熱值為18700大卡。一般情況下含氫氣量大的燃?xì)饧友鯐r(shí)會(huì)發(fā)生爆炸，而利用此燃料代替乙炔切割金屬時(shí)，燃料性能穩(wěn)定，安全。這是因?yàn)樵诖巳剂系闹谱鬟^(guò)程中，溫度在超過(guò)2000°C時(shí)，氫的分子鍵被打開(kāi)，核質(zhì)子數(shù)量增加，產(chǎn)生氫的同位素，也就是產(chǎn)生真空零點(diǎn)能的過(guò)程中產(chǎn)生了同位素。(圖3)
此燃料熱值構(gòu)成為氫氣(H2)、一氧化碳(CO)和真空零點(diǎn)能(Zero Point Energy)。其中，真空零點(diǎn)能(Zero Point Energy)占 83. 8%,氫氣(H2)占 8. 3% ，一氧化碳(CO)占 7. 9%。3、優(yōu)點(diǎn)及效果通過(guò)可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝方案的實(shí)施，能很好地解決現(xiàn)有不可再生的常規(guī)能源的資源短缺，污染環(huán)境；及部分可再生資源的成本高，而現(xiàn)在沒(méi)有一種利用生物質(zhì)碳和水制造可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝。本發(fā)明利用雷電摩擦原理，在生物質(zhì)碳電極之間弧光裂解水分子，并進(jìn)行氫、碳和氧的離子結(jié)合，并伴生真空零點(diǎn)能(Zero Point Energy),熱值的來(lái)源主要是真空零點(diǎn)能,其燃料具有廉價(jià)，清潔，高效可再生等優(yōu)點(diǎn)，制得的燃料可替代常規(guī)能源。利用本發(fā)明的技術(shù)及工藝可以大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，尤其是在利用真空零點(diǎn)能上是重要突破，是該前沿技術(shù)的有效應(yīng)用，填補(bǔ)中國(guó)在該領(lǐng)域上的空白。


附圖1，為本發(fā)明的技術(shù)及工藝示意 附圖2，為燃?xì)饨M成成份的進(jìn)樣圖譜；
附圖3，原子軌道圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明利用雷電摩擦原理，在真空水下弧光裂解水分子，在反應(yīng)器的內(nèi)部的碳電極接通電源后，電極在水下產(chǎn)生電弧，并釋放很大熱能，其弧光溫度高達(dá)2760— 3871°C，使水分子裂解為氫和氧離子，使固體碳電極上脫落的碳微粒與氫和氧離子，在弧光區(qū)形成等離子域，氫、碳和氧在等離子區(qū)域內(nèi)重組，產(chǎn)生氣泡并浮出水面，通過(guò)壓縮，分流制造出可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料，并伴生真空零點(diǎn)能。其燃料廉價(jià)，清潔，高效和可再生，原材料廣泛和燃?xì)庑阅芊€(wěn)定安全等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)施例1 :
如圖1所示，本技術(shù)及工藝是在真空水下弧光裂解制取氫碳單氧動(dòng)力燃料，在反應(yīng)器I內(nèi)中盛裝一定量的水3，反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置工作電阻RL1和，RL2，設(shè)置在銅導(dǎo)架內(nèi)的與其內(nèi)腔緊密配合的碳法蘭電極E1，碳棒電極E2, 120VAC的主動(dòng)力電源轉(zhuǎn)換器7和數(shù)字電表A2組成。反應(yīng)器I內(nèi)部為水容器，是密封的反應(yīng)室，其內(nèi)裝有水3，兩個(gè)電極E1和E2設(shè)置在水下，反應(yīng)器上設(shè)有電極自動(dòng)送料系統(tǒng)，碳棒電極E2由于弧光的消耗，送料系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)充。電極間的放電間隙6為15 — 50毫米。制造燃料的工藝如下將主動(dòng)力電源經(jīng)電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換器7后，使電極E1和E2的碳棒電極傳送系統(tǒng)接通25— 35V的直流低電壓及300A — 3000A的高電流，使碳電極間放電產(chǎn)生白熾弧光，高溫?zé)崮苁闺娀≈車乃呀鉃闅浜脱醯碾x子，負(fù)電極E2上消耗的碳微粒和氫、氧元素在此等離子區(qū)域重組，形成氣泡4，浮出水面，經(jīng)過(guò)壓縮，分流制成氫碳單氧動(dòng)力燃料。實(shí)施例2
電極的自動(dòng)傳送系統(tǒng)所傳輸?shù)碾姌OE2的直徑為18毫米、25毫米、50毫米、100毫米、200毫米，長(zhǎng)度尺寸為380——2000毫米。進(jìn)料器和進(jìn)料庫(kù)儲(chǔ)存24小時(shí)的電極供應(yīng)量，24小時(shí)補(bǔ)充一次。此燃料的技術(shù)及工藝能保證生產(chǎn)能力為20立方米/小時(shí)至10000立方米/小時(shí)。最大的生產(chǎn)量是由計(jì)算機(jī)程控(PLC)串聯(lián)的設(shè)備系統(tǒng)完成。(一)、本發(fā)明制得的燃料的熱值構(gòu)成如下
真空零點(diǎn)能占83. 8%，氫氣(H2)占8. 3%，一氧化碳(CO)占7. 9%。
(二)、制造氫碳單氧動(dòng)力燃料的工藝過(guò)程中的化學(xué)反應(yīng)如下: UC + O2 = C O2
2、C+ H2O = H2 + C O
3、H2+ C O = C O2 + H2
此種燃?xì)獗戎剌p于空氣，輕于空氣比率O. 14。(三)、制得氫碳單氧動(dòng)力燃料燃燒后排放物的成份及含量
1、水蒸氣65%— 70% ；
2、氧氣8%—13%；_■氧化碳 6%—8%。(四)、制得氫碳單氧動(dòng)力燃料的用途
1、在大型清潔高效發(fā)電技術(shù)設(shè)備的應(yīng)用；
2、在城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)供氣供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用；
3、在城市垃圾無(wú)填埋、無(wú)害化綜合處理系統(tǒng)的應(yīng)用；
4、在分布式發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用；
5、在航運(yùn)船只燃料的應(yīng)用；
6、在“三農(nóng)”產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用；
7、在工業(yè)和工業(yè)爐窯中的`應(yīng)用；
8、在汽車，拖拉機(jī)等活塞發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用；
9、在軍事、救災(zāi)等移動(dòng)能源系統(tǒng)的應(yīng)用；
10、在大規(guī)模制氫和車載制氫中的應(yīng)用；
11、在現(xiàn)代服務(wù)系統(tǒng)的應(yīng)用；
12、在氫燃料電池中的應(yīng)用；
13、在現(xiàn)代物流網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用；
14、在航空燃料中的應(yīng)用；
15、在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.利用生物質(zhì)制造的碳電極在真空水下弧光裂解水分子，形成氫(H)和氧(O)的離子，使固體碳電極上脫落的碳微粒與H和O離子，在氫、碳、氧等離子區(qū)域內(nèi)重組，產(chǎn)生氣泡并浮出水面，通過(guò)壓縮、分流制造出可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料。
2.此燃料的構(gòu)成元素中，生物質(zhì)碳的成份為25%左右，充分地利用了水中的氫和氧離子，它把生物質(zhì)碳的利用率提高了 4倍，是生物質(zhì)能的下一代升級(jí)換代產(chǎn)品。
3.利用生物質(zhì)碳電極在真空水下弧光裂解水分子，產(chǎn)生的可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料的熱值，遠(yuǎn)大于按《能量守恒定律》計(jì)算的熱值3030大卡，達(dá)到18700大卡，其熱值來(lái)源于真空零點(diǎn)能(Zero Point Energy),是伴生的,效率大于一。
4.真空零點(diǎn)能(ZeroPoint Energy)的利用及產(chǎn)業(yè)化,實(shí)現(xiàn)了從真空零點(diǎn)能存在的理論到實(shí)驗(yàn)，再到產(chǎn)業(yè)化的實(shí)踐過(guò)程，根據(jù)真空零點(diǎn)能產(chǎn)生過(guò)程中將產(chǎn)生相關(guān)同位素的理論，此燃料產(chǎn)生過(guò)程中的是氫的同位素，代替乙炔切割金屬和純氫性質(zhì)完全不同的效果，加氧后不爆炸，助燃，燃料的飽和狀態(tài)證明了這一點(diǎn)，性能穩(wěn)定，具有重大的科學(xué)研究和應(yīng)用價(jià)值。
5.由大連理工大學(xué)精細(xì)化工國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)報(bào)告中，對(duì)此燃料檢測(cè)結(jié)果為高純(99. 99%)，是一次性直接產(chǎn)生，是氫燃料電池和氧燃料電池的理想填充物，該燃料比重比空氣輕O. 14，發(fā)生泄漏時(shí)，立即升空，不會(huì)聚集爆炸，污染空氣，所含一氧化碳也不會(huì)造成危害。
6.儲(chǔ)存的周期長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)證明，6年多時(shí)間仍能保持此燃料的原始功效，性能穩(wěn)定。
7.熱值的來(lái)源:氫(H2)、一氧化碳(CO)、真空零點(diǎn)能(Zero Point Energy),其中，真空零點(diǎn)能占83. 8% ;氫(取)8. 3% ;一氧化碳(C O) 7. 9%。
全文摘要
本發(fā)明一種可再生的氫碳單氧動(dòng)力燃料，是一種利用生物質(zhì)碳電極在真空水下弧光裂解制取氫碳單氧動(dòng)力燃料的技術(shù)及工藝，其目地是解決現(xiàn)有的不可再生的常規(guī)能源的資源短缺，污染環(huán)境，不可持續(xù)；而部分新能源的成本高，技術(shù)不成熟，而現(xiàn)在沒(méi)有一種利用可再生的生物質(zhì)碳和水，并伴生真空零點(diǎn)能(ZeroPointEnergy),制造新型燃料的技術(shù)及工藝而存在的問(wèn)題。生物質(zhì)碳和水是自然界十分豐富的資源，但目前沒(méi)有一種利用此資源來(lái)生產(chǎn)成本低、安全性好、清潔、實(shí)用性強(qiáng)，能夠取代常規(guī)能源的新型燃料。燃料中伴生的真空零點(diǎn)能在世界范圍內(nèi)也只是在試驗(yàn)階段，沒(méi)有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的先例。此燃料具備大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)和工藝條件。
文檔編號(hào)C10L3/00GK103060033SQ20121031830
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月2日
發(fā)明者張忠深, 王久英 申請(qǐng)人:張忠深, 王久英