專利名稱：水燃燒技術——氫氧燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及提供環(huán)保型燃燒產(chǎn)品的改進了的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，同樣還涉及用于所述改進了的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置的燃料和能量處理方法、工藝、系統(tǒng)以及裝置。
背景技術：
本發(fā)明中燃燒和/或燃料和/或能量處理方法、過程、系統(tǒng)或裝置(水燃燒技術、WCT)與將水作為燃料一樣都是基于水的化學結構(H2O)是由氫氣(H2)和氧氣(O2)組合而成。本發(fā)明所描述的WCT不是采用碳氫化合物作為燃料源，而是采用H2優(yōu)選地與O2，其次與空氣結合。H2和O2燃燒的初級產(chǎn)品是H2O。而且WCT將H2O分離成H2和O2，從而使H2O成為一種貯存燃料的有效方式。
這里所用術語燃燒可以包括任何燃燒方法、系統(tǒng)、工藝或裝置，例如爐具，燃燒發(fā)動機、內(nèi)燃機，渦輪機或任何產(chǎn)生機械，電或熱能的燃燒系統(tǒng)。所公開的WCT涉及改進的燃燒系統(tǒng)，在其中氮(N2)或N2和氬(Ar)被部分或全部從燃料混合物中去除從而提高燃燒能輸出和/或減少燃燒污染輸出。
公開的WCT涉及顯著改進燃燒熱力學從而顯著改進燃燒效率的燃燒改進方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。而且，公開的WCT涉及燃燒改進方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，在其中H2O被加入到燃料混合物來控制燃燒溫度，因此在燃燒期間利用H2O作為吸熱元件。燃燒和/或燃燒的冷卻所產(chǎn)生的蒸汽維持了1)燃燒能輸出，2)提供能量再循環(huán)方式和，3)提供能量貯存的有效方式，同時4)控制燃燒溫度從而冷卻發(fā)動機。廢氣中的蒸汽無論從可利用的動能還是可利用的熱能方面都提供了可再利用的能量源，也將所述的蒸汽轉化成H2和/或O2。
為了從燃料混合物最小化或去除N2或N2和Ar，燃料混合物中H2O的摻入使燃料混合物最終為以下至少一種O2、H2和H2O；O2、H2、H2O和N2；O2、H2、H2O、N2和Ar；O2、H2、H2O和空氣；以及H2、H2O和空氣。正如這里所用，WCT中燃料混合物定義為包括O2和H2；O2、H2和N2；O2、H2和Ar；O2、H2和空氣；O2、H2和H2O；O2、H2、H2O和N2；H2、H2O、N2和Ar；O2、H2、H2O和空氣；或H2、H2O和空氣。
公開的WCT涉及產(chǎn)生電力的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。公開了四種產(chǎn)生電力的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。第一種將蒸汽渦輪機放置在燃燒發(fā)動機的廢氣中，其中所述蒸汽渦輪機由燃燒產(chǎn)生的所述蒸汽驅動；所述蒸汽渦輪機轉換為發(fā)電機(術語發(fā)電機在此定義為交流發(fā)電機或直流發(fā)電機)，其中至少所述蒸汽能的一部分轉換為所述電能。第二種將發(fā)電機放置在燃燒發(fā)動機的機械輸出上，即產(chǎn)生機械能之處，其中至少一部分所述機械能被所述發(fā)電機轉換成電能。第三種，將集中空氣和/或水流的物理系統(tǒng)合并到渦輪機上，其中所述渦輪機由所述運動空氣或水驅動，所述渦輪機驅動發(fā)電機產(chǎn)生電能。第四種，采用光電電池產(chǎn)生電能。
公開了采用至少一部分所述電能來將水電解產(chǎn)生O2和H2。如果采用直流發(fā)電機，至少一部分直流發(fā)電機D/C電流用于電解；如果采用交流發(fā)電機，A/C至D/C轉換裝置將至少一部分交流電流轉換成直流電流用于電解。而且還公開了利用至少一個所述電解方式來產(chǎn)生O2和/或H2作為WCT中的燃料。
公開的WCT還涉及從空氣中分離O2的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。公開了3種。通過第一種，利用來自所述WCT的可利用能量為低溫蒸餾系統(tǒng)供能，空氣被冷凍并蒸餾出O2和N2。第二種，利用膜分離空氣產(chǎn)生O2；所述膜可以是有機(聚合物)結構也可是無機(陶瓷)結構。第三種，利用加壓振蕩吸咐(PSA)分離空氣產(chǎn)生O2。由于將空氣分離成O2和N2可以有許多分離效率級，所以可以理解這里所用術語O2指的是至少含O2豐富，其中O2濃度至少為40％；優(yōu)選純O2，O2濃度為至少80％；最優(yōu)選超純O2，O2濃度為至少90％。
公開的WCT還涉及金屬催化作用的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中所述在WCT中產(chǎn)生的蒸汽轉換成H2和金屬氧化物，作為催化劑系統(tǒng)的部分。還公開了至少一部分所述H2被用作WCT中的燃料。這里所用術語金屬催化劑指的是周期表中的任何金屬或金屬化合物，其中金屬或金屬化合物將蒸汽或水蒸氣中的水轉換成相應的金屬氧化物和H2。
背景和現(xiàn)有技術的說明人類幾個世紀以來發(fā)現(xiàn)了許多能量和運輸?shù)男问?。在現(xiàn)代資本經(jīng)濟中，能量的可利用率對于為實用的發(fā)動機提供燃料十分重要，這些發(fā)動機為家庭供熱，提供電力，為照明、運輸和制造工廠供能，等等。能量的可利用率在貨物和人的運輸中尤為重要。在19和20世紀期間，人類將礦物燃料發(fā)展為在包括運輸，工廠供能，發(fā)電和發(fā)熱在內(nèi)的許多應用中可靠而廉價的燃料。在20世紀，礦物燃料的應用程度之高使得礦物燃料的燃燒產(chǎn)品成為空氣和水的主要污染源。
必須要清楚和理解的是大多數(shù)礦物燃料燃燒系統(tǒng)的效率低于40％，而內(nèi)燃機效率低于20％。這些非常可憐的結果是燃燒熱力學的直接結論。目前的燃燒系統(tǒng)明顯提高了熵值，向周圍釋放熵和焓。這是由于礦物燃料系統(tǒng)很難在沒有向周圍環(huán)境損失熵和焓的情況下處理溫度；它們隨著排出的氣體和熱而損失到環(huán)境中。簡言之，熱力學第一和第二定律成為礦物燃料燃燒系統(tǒng)的制約因素。
碳氫化合物已被用來與空氣結合作為燃燒的燃料。所利用的碳氫化合物有石油餾分，例如汽油、柴油、燃油、噴氣燃料和煤油，或發(fā)酵餾分例如甲醇和乙醇，或自然產(chǎn)生的物質例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、煤和木材。礦物燃料的燃燒并不與自然界協(xié)調(diào)。礦物燃料的產(chǎn)品據(jù)認為參與自然界的氧——碳循環(huán)。
更具體地
礦物燃料燃燒產(chǎn)生碳氧化物(COX，CO和/或CO2)。這種產(chǎn)品結合嚴重的濫伐導致植物不能將人類制造的CO2充分轉換成O2。CO，不完全燃燒的產(chǎn)品，對于人、動物和植物均有害。而且，全球變暖正是COX在地球大氣層中積聚的結果。此外，空氣的燃燒產(chǎn)生N氧化物，使一部分N2變成NOX(NO，NO2和/或NO3)。NOX對人、動物和植物均有害。已知NOX會抑制光合作用，即將CO2轉換成O2的自然生化通道。NOX的形成要吸熱，因此降低燃燒效率。而且，NOX在大氣層中與O2反應生成臭氧(O3)。O3對于人、動物和植物均有害。O3應該僅存在于大氣層的較高處，自然地由O2產(chǎn)生。大氣層較高處的O3保護所有的人、動物、植物免受有害太陽射線的損害。液體和固體礦物燃料必然包括雜質硫(S)。在燃燒中，S氧化成SOX(SO2，SO3和/或SO4)。SOX對于人、動物和植物均有害。最后，COX、NOX和SOX與空氣中水反應形成COX、NOX和/或SOX的酸，最終成為地球上的酸雨。簡言之，空氣中COX、NOX、SOX或O3對所有的人、動物和植物產(chǎn)生不利影響。環(huán)境可接受的礦物燃料替代物將是與自然協(xié)調(diào)工作的燃料系統(tǒng)。這樣的系統(tǒng)不會產(chǎn)生COX、NOX或SOX。
已經(jīng)采取了許多機械和化學手段解決與碳氫化合物燃燒相關的環(huán)境問題。例如，每逢政治家要求和/或商業(yè)需要時，工廠就配備上昂貴的凈化系統(tǒng)。又例如，內(nèi)燃機已顯著改進以使發(fā)動機燃料更有效并且環(huán)保。即使改進了，內(nèi)燃機也僅有大約20％的效率而燃氣渦輪機/蒸汽渦輪機系統(tǒng)僅有大約30-40％效率。如圖2所述，內(nèi)燃機釋放的可用能量燃料值的百分數(shù)1)大約35％在廢氣中，2)大約35％在冷卻系統(tǒng)中，3)大約9％為摩擦損失以及4)僅僅1％由于差的燃燒性能，給發(fā)動機留下大約20％效率。
用添加劑已經(jīng)改進碳氫化合物燃料使COX或NOX的產(chǎn)生最小化。然而，即使改進所有的凈化裝置、發(fā)動機和燃料，地球仍要疲于處理來源于碳氫化合物燃燒系統(tǒng)的人造污染。除環(huán)境問題外，大量石油碳氫物的可獲得性及可靠性已成為地理政治問題。
先前有許多嘗試，要生產(chǎn)利用空氣和H2操作的燃燒發(fā)動機。這些嘗試遇到如下困難燃燒的高溫，在較高燃燒溫度下增加了NOX的形成，大量充足H2的貯存容積和操作成本。O2和H2的燃燒發(fā)生在2000°F以上，使得用于構建燃燒發(fā)動機的傳統(tǒng)材料無法使用。在大氣壓下H2是氣體。直到低于-430°F附近H2才變成液體；而且，貯存H2的設備既要耐高壓又要耐低溫。這樣貯存大體積H2的設備在經(jīng)濟上不實用。
長期以來一直認為電動馬達是尋找環(huán)保能量源的解決辦法。但是，這種觀念的缺陷在于為電動馬達供能的電能必須被產(chǎn)生和貯存。電能的產(chǎn)生通過1)碳氫化合物燃燒/蒸汽生產(chǎn)工藝，2)光電效應生產(chǎn)工藝，3)水驅動生產(chǎn)工藝，4)風力驅動生產(chǎn)工藝或5)核生產(chǎn)/蒸汽驅動生產(chǎn)工藝，雖然光電效應工藝環(huán)保，但光電效應工藝在許多應用中還不夠可靠和有效至足以替代燃燒發(fā)動機。雖然水驅動(水輪)生產(chǎn)工藝環(huán)保，但水驅動生產(chǎn)工藝是受地理條件限制的能源。雖然風力驅動生產(chǎn)工藝環(huán)保，但風是有限的不可靠的資源。雖然核生產(chǎn)/蒸汽驅動生產(chǎn)工藝環(huán)保，對這樣設施安全性的顧慮限制了它的應用。
電動汽車的大規(guī)模商品化由于電能價格和電能貯存而受限，以至在最好的情況下，電動汽車必須要么限制在短距離要么采用內(nèi)燃機補充。
先前和現(xiàn)在對生產(chǎn)以H2和空氣來操作的燃料電池的嘗試與碳氫化合物和空氣的一樣顯示出有希望的結果。然而，燃料電池的資本投入與功率輸出的比率是傳統(tǒng)燃燒系統(tǒng)同樣的投入的400-500％。而且，在運輸中燃料電池不象內(nèi)燃機那樣有“手感”，這可能導致人們對燃料電池能否接受。先前對替代或減少內(nèi)燃機供能率的嘗試之所以失敗是由于市場接受程度。汽車愛好者已經(jīng)習慣并喜愛內(nèi)燃機的“手感”和能量。
先前對研發(fā)以非碳氫物來操作的燃燒發(fā)動機的工作可以參考US3884262，US3982878，US4167919，US4308844，US4599865，US5775091，US5293857，US5782081，US5775091以及US6290184。雖然這些專利中的每個都提出了燃燒技術的改進，但是都遺留下了這樣的問題即燃燒發(fā)動機不實用于商品化。
雖然有許多方法制備O2，但工業(yè)上通過三種方法將空氣分離成各組分氣體低溫蒸餾、膜分離和PSA。
作為低溫蒸餾的組成部分，低溫冷凍可采用許多方法和工藝。本領域中已知好的低溫冷凍方法和工藝可參考Thomas M.Flynn所著，由Dekker出版的“低溫工程”一書。如Flynn所寫，低溫冷凍和液化是同樣的工藝，除了液化會脫去一部分必須要補充的冷凍液而冷凍則是怕有液體再循環(huán)之外。冷凍和液化的所有方法和工藝都建立在相同的冷凍原理基礎上，如圖1所述。
圖1
如Flynn所寫，有許多方法結合做功(壓縮)，排熱、膨脹和吸熱的幾個組成部分。本領域中存在許多低溫冷凍方法和工藝，都可用于低溫液化。那些冷凍循環(huán)項目可包括Joule Thompson，Stirling，Brayton，Claude，Linde，Hampson，Postle，Ericsson，GiffordMcMahon和Vuilleumier。如Flynn所寫，“結合這些組成部分的方法就像去結合它們的工程師們一樣多?！?重要的是，本領域人員已知H2是負Joule-Thompson系數(shù)直至獲得大約350R溫度)將空氣分離成O2、Ar和N2的常用低溫空氣蒸餾工藝一般基于兩層壓力循環(huán)。首先空氣被壓縮并隨后冷卻。冷卻可通過四種方法之一完成1-液體蒸發(fā)，2-Joule-Thompson效應(用方法3增大時效果最好)，3-與先前冷卻了的升溫產(chǎn)品流或外部冷卻了的升溫產(chǎn)品流逆流熱交換和4-發(fā)動機中氣體膨脹對外做功。冷卻和壓縮了的空氣通常被引入兩個分餾區(qū)。第一分餾區(qū)與處于較低壓力的第二分餾區(qū)熱連接。兩個區(qū)熱連接以便第一區(qū)的冷疑裝置可使第二區(qū)再沸騰。在第一區(qū)中經(jīng)過部分蒸餾的空氣產(chǎn)生了基本上純的N2餾分和富集O2的液態(tài)餾分。富集O2的餾分是第二分餾區(qū)的中間層物料。來自第一區(qū)的基本純的液體N2被用作第二分餾區(qū)頂端的回流。在第二分餾區(qū)中完成了分餾，從該區(qū)的底部產(chǎn)生基本純的O2而從頂端產(chǎn)生基本純的N2。在常規(guī)工藝中要產(chǎn)生Ar時，采用第三個分餾區(qū)。這個區(qū)的物料是從第二個分餾區(qū)中間點提取的富集Ar的蒸氣餾分。第三區(qū)的壓力與第二區(qū)的要求相同。在第三分餾區(qū)中，物料被精餾成從頂端分離出的富含Ar的蒸汽流和從第三分餾區(qū)底部分離出并被導入第二分餾區(qū)中間點的液體流。第三分餾區(qū)的回流由位于頂端的冷凝裝置提供。在這個冷凝裝置中，富含Ar的蒸氣通過與另一種流熱交換而被冷凝，典型的是與來自第一分餾區(qū)富含O2的餾分進行交換。富含O2的蒸汽流隨后進入第二分餾區(qū)在中間點上處于部分汽化狀態(tài)，在進入第三分餾區(qū)的物料被分離出來的點之上。
空氣，作為三元混合物蒸餾成N2，O2和Ar的過程可以被看成兩個二元蒸餾。一個二元蒸餾是從中沸點Ar中分離高沸點O2。另一二元蒸餾是從低沸點N2中分離中沸點Ar。這兩個二元蒸餾中，前者更困難，比后者要求更多的回流和/或理論塔板數(shù)。Ar-O2分離是第三分餾區(qū)的基本功能，第二分餾區(qū)的底部部分處于進入第三區(qū)的物料被分離出來的點之下。N2-Ar分離是第二分餾區(qū)的靠上部分的基本功能，處于進入第三區(qū)的物料被分離出來的點之上。
蒸餾的難易也受壓力的作用。在較高壓力下兩個二元分離都變得更難。這一事實表明對于常規(guī)安排，第二和第三分餾區(qū)最佳的操作壓力是在或接近一個大氣的最小壓力。對于常規(guī)安排，產(chǎn)品回收基本上隨著操作壓力升高而降低，在一個大氣壓以上，這主要由于提高了Ar-O2分離的難度。然而有其它的因素使得升壓工藝有吸引力。蒸餾柱直徑和熱交換橫斷面積可由于提高蒸氣密度而減少。升壓產(chǎn)品可節(jié)約壓縮設備資金成本。在某些情況下，希望將空氣分離工藝與產(chǎn)能燃氣渦輪機整合，在這些情況下，要求空氣分離工藝升壓操作。進入第一分餾區(qū)的空氣物料處于大約10至20絕對大氣壓的升壓狀態(tài)。這導致第二和第三分餾區(qū)的操作壓為大約3至6絕對大氣壓。由于前述壓力對蒸餾的影響，在這樣壓力下的常規(guī)操作導致其產(chǎn)品回收率非常低。
這里所用的術語“間接熱交換”指使兩種流體流在彼此沒有任何物理接觸或混合的情況下進行熱交換；術語“空氣”指基本包含N2，O2和Ar的混合物；術語“靠上部分”和“靠下部分”指那些柱中分別在柱中間點之上和之下的部分；術語“分鎦塔板”指接觸臺，它不必是平衡臺，可以指其它接觸裝置例如分離能力相當于一個塔板的襯墊；術語“平衡臺”指蒸氣-液體接觸臺，在其中留在臺上的蒸氣和液體全部處于動態(tài)平衡，例如具有100％效率的塔板或高度與一個理論塔板(HETP)相當?shù)囊r墊體；術語“頂端冷疑裝置”指從柱頂端蒸氣產(chǎn)生柱下流液體的熱交換設備；術語“底部再沸騰裝置”指從柱底部液體產(chǎn)生柱上流蒸氣的熱交換設備。(底部再沸騰裝置可物理地處于柱內(nèi)或外。當?shù)撞吭俜序v裝置位于柱內(nèi)時，底部再沸騰裝置圍繞著低于柱的最低塔板或平衡臺的部分柱。)雖然公知的是在化學工業(yè)中將空氣低溫蒸餾成O2和N2是生產(chǎn)這些雙原子氣體的最經(jīng)濟的途徑，但是沒有人提出利用這個工藝來連同O2和N2一起蒸餾H2，用H2與O2燃燒作燃料或利用O2和H2燃燒的能量為空氣的低溫蒸餾供能。先前所做的將空氣分離成各組分的工作可以參考US4112875，US5245832，US5976273，US6048509，US6082136，US6298668，和US6333445。
在許多工廠中利用膜分離空氣也是公知的。本領域已知有兩種常用類型的膜有機聚合物膜和無機膜。這些膜分離工藝通過在已被設計成導電的膜上建立橫向電勢而得以改進。雖然許多這些工藝是公知的且建立好的，但是沒有人提出利用這些工藝來為O2與H2燃燒提供燃料或利用O2與H2燃燒的能量為分離空氣供能。先前所做的采用膜將空氣分離成各組分的工作可以參考US5599383，US5820654，US6277483、，US6289884，US6298664US6315814，US6321915，US6325218，US6340381，US6357601，US6360524，US6361582，US6361583和US6372020。
采用PSA將空氣分離成O2和N2也是公知的。然而，沒有人提出利用PSA來為O2與H2燃燒提供燃料或利用O2與H2燃燒的能量為PSA分離空氣供能。先前所做的采用PSA將空氣分離成各組分的工作可以參考US3140931，US3140932，US3140933，US3313091，US4481018，US4557736，US4859217，US5464467，US6183709和US6284201。
本發(fā)明將H2O作為燃料以及燃燒產(chǎn)品。本發(fā)明提供了新的能量再循環(huán)方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，通過利用水作為燃燒產(chǎn)品、能量導體和能量貯存介質而改進燃燒效率。發(fā)生在碳氫化合物燃燒中的固有能量損失是無法回收的；對于碳氫化合物燃燒沒有實用的方法來回收損失的廢氣能、熱能或機械能。
公開的WCT涉及從蒸汽中生產(chǎn)H2的化學方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，這是由于蒸汽是來自WCT水產(chǎn)品的物理狀態(tài)。本領域先前的工作集中于精煉和發(fā)電廠的廢氣；沒有工作提到將H2O分離再形成H2。先前利用來自內(nèi)燃機的碳氫化合物燃燒產(chǎn)品的工作可參考US4003343。先前在防止腐蝕而非促進腐蝕方面所作的工作可參考US6315876，US6320395，US6331243，US6346188，US6348143和US6358397。
公開的WCT涉及化學地將H2O轉換成O2和H2的電解方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。雖然電解技術有了改進并且在把電解與燃燒發(fā)動機結合，即用電解產(chǎn)生的H2補充碳氫燃料方面進行了許多嘗試，但是沒有工作把作為O2和H2主要來源的電解用來為燃燒發(fā)動機提供燃料。先前與燃料系統(tǒng)相關的電解工作可以參考US6336430，US6338786，US6361893，US6365026，US6635032和US4003035。
公開的WCT涉及電力生產(chǎn)。用于機械驅動電力生產(chǎn)設備，比如可以是發(fā)電機的機械能通過WCT的燃料產(chǎn)生。此外，用于蒸氣驅動發(fā)電機的蒸氣能由WCT的燃料產(chǎn)生。而且，WCT發(fā)動機廢氣的能量可以驅動蒸汽渦輪機，從而驅動發(fā)電機產(chǎn)生電流。更進一步，所述排出氣體——水使環(huán)保裝置減至最小。公開的WCT提供了燃燒渦輪機，其中排出氣體如果不全是H2O也至少基本上為H2O。雖然，在設計蒸汽渦輪機上已作了許多工作，但是在所有情況中用于蒸汽渦輪機的蒸汽都是通過熱轉移產(chǎn)生的，而熱轉移中的所述熱是通過核裂變或碳氫化合物燃燒產(chǎn)生的。在燃燒發(fā)動機的直接廢氣中利用蒸汽渦輪機或在燃燒發(fā)動機內(nèi)再循環(huán)利用能量，特別是用來產(chǎn)生用于將H2O電解轉化成O2和H2的電力的觀點是新穎的。先前關于蒸汽渦輪機發(fā)電技術或發(fā)動機廢氣渦輪機技術的工作可參考US6100600，US6305901，US6332754，US6341941，US6345952，US4003035，US6298651，US6354798，US6357235，US6358004和US6363710。
公開的WCT涉及生產(chǎn)電力的空氣和水驅動渦輪機技術。利用所公開的WCT使得空氣或水驅動渦輪機發(fā)電技術對于燃燒系統(tǒng)變得可行，其中具有運動空氣和/或水的可靠來源。雖然運動的空氣源或水源可以是產(chǎn)生電能極好的來源，從而為電解水提供了燃料，但是以下觀點是新穎的利用所述電解為所公開的WCT提供燃料或利用風力或水車為所述電解供能從而達到為所公開的WCT提供燃料。先前關于風驅動發(fā)電機技術的工作可參考US3995972，US4024409，US5709419，US6132172，US6153944，US6224338，US6232673，US6239506，US6247897，US6270308，US6273680，US293,835，US294844，US6302652，US6323572和US6635981。
公開的WCT涉及用來產(chǎn)生電力的光電效應方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中所述電力用于生產(chǎn)H2和O2中至少一種，所述H2和/或所述O2被用作所述WCT中的燃料。有許多用于光電效應電力生產(chǎn)的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置在本領域中是已知的。利用光電電池生產(chǎn)電力來電解H2O分離為H2和O2有許多方法、工藝、系統(tǒng)，其中H2被用在燃料電池中。先前與生產(chǎn)H2相關的光電電池方面的工作可參考US5797997，US5900330，US5986206，US6075203，US6128903，US6166397，US6172296，US6211643，US6214636，US6279321，US6372978，US6459231，US6471834，US6489553，US6503648，US6508929，US6515219，和US6515283。先有工作沒有描述或建議利用光電電池與所述WCT相結合。
公開的WCT涉及在水應用中控制腐蝕、水銹和沉積的方法。1980年6月24日由Ii等人遞交的美國專利申請US4209398中提出了一種抑制與水接觸的表面上水銹和沉積形成以及使表面的腐蝕最小化的水處理工藝。該工藝包括在水中混合有效量的水可溶性聚合物，該聚合物包含取自如下的結構單元具有烯鍵式不飽和鍵的和具有一個或多個羧基基團，至少一部分所述羧基基團被修飾的單體，以及選自由無機磷酸及其水可溶性鹽，膦酸及其水可溶性鹽，有機磷酸及其水可溶性鹽，有機磷酸酯及其水可溶性鹽和能在水中解離成多價金屬離子的多價金屬鹽。Ii的專利沒有討論或提出電解或燃燒的系統(tǒng)。
1984年4月10日由O’Leary等人遞交的美國專利US 4442009提出了一種用于控制含在煮器水中由水中可溶性鈣、鎂和鐵雜質形成的水銹的方法。該方法包括在水中加入螯合劑及其水可溶性鹽，水可溶性磷酸鹽和水可溶性聚甲基丙烯酸或其水可溶性鹽。O’Leary的專利沒有討論或提出電解或燃燒的系統(tǒng)。
1986年12月23日由Cuisia等人遞交的美國專利US 4631131提出了一種用于抑制水蒸氣發(fā)生煮器系統(tǒng)中水銹形成的方法。所述方法包括基本上由加入到煮器系統(tǒng)水中水銹抑制劑總量所組成的化學處理物，抑制劑的成分包括由馬來酸和烷基磺酸構成的共聚物或其水可溶性鹽，羥基亞乙基-1-二磷酸或其水可溶性鹽以及水可溶性磷酸鈉硬度沉淀劑。Cuisia的專利沒有討論或提出電解或燃燒的系統(tǒng)。
1987年2月3日由Persinski等人遞交的美國專利申請US 4640793提出了一種摻合劑，它可用于抑制水系統(tǒng)中的水銹和腐蝕，包括(a)包含比例為1∶20至20∶1的不飽和羧酸和不飽和磺酸，具有低于25000重均分子量的水可溶性聚合物或其鹽，和(b)至少一種選自由水可溶性聚羧酸鹽、膦酸鹽、磷酸鹽、聚磷酸鹽、金屬鹽和磺酸鹽所組成組中的化合物。Persinski的專利提出防止水銹和腐蝕的化學結合；然而，它沒有提到電解或燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的基本目的是設計環(huán)保、實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是為內(nèi)燃機設計環(huán)保、實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是為電能生產(chǎn)設計環(huán)保、實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的，不產(chǎn)生碳氧化物的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置以使氮的氧化物的產(chǎn)量最小化。
本發(fā)明的另一目的是為環(huán)保、實用、高效的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃料系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一目的是為環(huán)保、實用和高效的內(nèi)燃機設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃料方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是為環(huán)保、實用和高效的電力生產(chǎn)設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃料方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是為環(huán)保、實用和高效的熱能生產(chǎn)設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃料方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是設計包括氫和氧或氫和空氣或氫和氧和空氣的實用、高效且經(jīng)濟上可行的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中燃燒的溫度通過在燃燒中加入水而控制以便于能夠使用經(jīng)濟材料構建燃燒發(fā)動機。
本發(fā)明的另一目的是設計提高了燃燒效率的實用、高效且經(jīng)濟上可行的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是設計利用從燃燒中可得到的能量將水轉換成氧和/或氫的實用、高效且經(jīng)濟上可行的電解方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
本發(fā)明的另一目的是為蒸汽轉化成氫設計實用、高效且經(jīng)濟上可行的催化方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中蒸汽是由燃燒發(fā)動機產(chǎn)生的，其燃料是至少以下一種氧、氫和水；氧、氫、水和氮；氧、氫、水和空氣；氫、水和空氣。
本發(fā)明的其他的目的和優(yōu)點將部分從隨后的說明中產(chǎn)生，部分從說明中明顯可以得出，或可從本發(fā)明的實施中學到。
取代礦物燃料燃燒的改進了的環(huán)保的產(chǎn)能工藝將是一種不產(chǎn)生地球必須自然去除或轉換的產(chǎn)物的工藝。本發(fā)明的WCT技術提出的產(chǎn)品，即H2O能實現(xiàn)這樣的任務。水通過O2和H2燃燒制成。而且，已知產(chǎn)生O2的方法有空氣的液化作用(低溫蒸餾)；空氣的膜分離；空氣加壓振蕩吸咐(PSA)和H2O的電解。所有這些工藝都是環(huán)保的。此外，H2是宇宙中最豐富的元素，存在于幾乎所有化合物和組合物中。將我們的乙醇、石油、煤和氣精煉廠改裝來生產(chǎn)H2將促進經(jīng)濟發(fā)展，同時將處理空氣污染的責任集中于改善精煉工藝從而得到管理。
公開的WCT比傳統(tǒng)燃燒發(fā)動機在涉及運輸、產(chǎn)電和產(chǎn)熱應用時能量處理效率更高。尤其是在內(nèi)燃機的情況下。內(nèi)燃機與一般燃燒發(fā)動機一樣，將其大約60-85％的燃燒能釋放來自發(fā)動機的熱損失，發(fā)動機廢氣和剩余機械能。本發(fā)明通過將放出的能量轉換成電能進而轉換成化學勢能而回收了大量損失的能量部分。
公開的WCT利用O2與H2燃燒的能量作為產(chǎn)生能量的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置的能量來源。O2和H2的燃燒產(chǎn)物是H2O，這種燃燒反應在某種程度上與碳氫化合物燃燒相似；然而，反應中排除了碳并部分或全部排除了N2。簡言之，WCT消除了與C、N和/或S燃燒相關的環(huán)境問題。
以68.5千卡/摩爾計算，H2的能量值為34千卡/磅；這與n-辛烷(1300千卡/摩爾＝11千卡/磅)和甲烷(213千卡/摩爾＝13千卡/磅)相比要好的多。
雖然水是一種環(huán)保的燃燒產(chǎn)品，但是O2與H2燃燒的溫度對于大多數(shù)燃燒系統(tǒng)材料來說太高。并且，尤其是在內(nèi)燃機的情況中，通過采用傳統(tǒng)構建材料將顯著促進任何新的燃燒系統(tǒng)的實現(xiàn)，以致于使發(fā)動機構建成本最小化。本發(fā)明利用H2O作為控制O2與H2燃燒溫度的優(yōu)選實施例。所述水可為三種形式之一固體(冰顆粒)，液體(水蒸汽)和氣體(蒸氣)。如果水為固體，燃燒溫度將通過以下得以控制固體H2O的熱容量，H2O的升華能，水蒸汽的熱容量，H2O的蒸發(fā)作用潛在熱和蒸氣熱容量。如果水為液體，燃燒溫度將通過液體H2O的熱容量，H2O蒸發(fā)作用潛在熱和蒸氣熱容量而得以控制。如果水是氣體，溫度通過蒸氣熱容量來控制。
雖然傳統(tǒng)上空氣被用作燃燒氧化劑(空氣中的O2)，但是不包括空氣中N2和/或Ar或者N2和/或Ar已最小化的O2與H2燃燒可提高燃燒能輸出超過300％。本發(fā)明的這一方面很容易通過比較利用空氣作為氧化劑(其中空氣為大約僅有20％O2和78％N2)的燃燒系統(tǒng)和利用純氧作為氧化劑的燃燒系統(tǒng)而得出。氮在吸熱地產(chǎn)生NOX的同時降低了燃燒溫度，因此在產(chǎn)生污染物的同時降低了發(fā)動機效率。由于空氣含大約78％N2，在傳統(tǒng)燃燒發(fā)動機中幾乎有78％的燃燒混合物在燃燒期間沒有提供能量，并且事實上減少了燃燒能量輸出。雖然空氣中N2可以維持低燃燒溫度，因而產(chǎn)生的廢氣溫度為大約接近或低于1000°F，以致燃燒溫度對于傳統(tǒng)發(fā)動機構造材料來說是無害的，但是在O2/H2燃料混合物中加入H2O可實現(xiàn)產(chǎn)生蒸汽的等溫燃燒同時冷卻燃燒的溫度，從而將燃燒熱能轉換成易于再循環(huán)的能量形式，而包含N2不能提供能量再循環(huán)。這同樣適用于Ar。
容易理解的是，在燃燒科學中，燃燒的開始需要三種成分燃料、熱和點火裝置。在采用持續(xù)來源的燃料(H2和O2)和點火裝置的條件下，在燃燒混合物中加入H2O提供了這樣的方法和工藝限制燃燒溫度且使構建燃燒發(fā)動機時材料成本最小化，并且維持足夠高的燃燒溫度以便燃燒可以開始。燃燒室中水的加入被處理成既維持燃燒又控制燃燒溫度。改變發(fā)動機構造，燃燒室的設計和構成材料將決定在燃燒溫度限制之內(nèi)，加入到燃燒室的水的限制量。
公開的WCT提出水至少作為一種能量貯存介質，燃燒產(chǎn)品，冷卻劑以及能量轉移導體和/或其結合體。本發(fā)明這一方面的重要性可通過熱力學原理而了解。通過熱力學第一定律，對系統(tǒng)施加的熱加上在系統(tǒng)上所做的功等于內(nèi)能變化加上勢能和動能的變化。通過本發(fā)明回收原本要損失的能量提高了內(nèi)能和勢能，從而提高了燃燒系統(tǒng)的效率。通過熱力學第二定律內(nèi)能變化等于熵變化(在特定溫度)減去系統(tǒng)所做的功。因此，本發(fā)明通過回收原本要損失的熵明顯減少了熵的變化同時將原本要損失的焓集中于回收的排出焓/熵中，本發(fā)明顯著提高了內(nèi)能，因而顯著提高了效率。WCT充分利用了熱力學第一和第二定律。而相反的是，碳氫化合物燃燒技術則把熱力學第一和第二定律作為制約因素。而且，在燃燒室中利用H2O理論上可實現(xiàn)等溫燃燒。
本發(fā)明利用電-化學通路將H2O轉換成O2和H2，其中這些通路的電能從以下至少一種中獲得發(fā)動機的冷卻，排氣能，燃燒輸出機械能，光電效應能和水或空氣運動的能量。已經(jīng)給出大多數(shù)燃燒發(fā)動機的效率(特別是內(nèi)燃機)僅僅大約20％，而所公開的WCT能顯著提高燃燒的效率。假定可利用的H2燃料所具有的轉換效率接近先前使用的碳氫化合物，因而將新H2的原始值定為100％并且將空氣分離成O2、N2和Ar所具有的效率定為接近20％，本發(fā)明的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置具有將燃燒發(fā)動機的效率提高到接近40-70％，將內(nèi)燃機效率提高到接近大約50％左右的容量。依賴于空氣分離成O2、N2和Ar的效率，理論上可以推論燃燒效率能進一步提高。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)所公開WCT效率的理論限制值大約為在蒸汽、機械、光電、風和水車能量轉換成電力的效率限制值和電解水成H2和O2的效率限制值相結合并減去摩擦損失。這一理論限制值表明在本發(fā)明中燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置的理論效率限制值為大約70-80％左右。(有趣的是，發(fā)動機沒有運行而光電電池通過從水中產(chǎn)生燃料而提高了內(nèi)能。在這種情況下，發(fā)動機實際上沒有使用任何燃料就增加了燃料，其中的效率是無限的)。
公開的WCT提出了用于從空氣中分離O2和N2與O2和H2燃燒相結合的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。有3種分離方法。第一種，利用低溫蒸餾工藝分離空氣，該工藝被用來壓縮、冷凍并蒸餾空氣，將空氣分離成O2和N2。第二種，利用膜分離空氣；膜可是有機聚合物結構也可是無機結構。第三種，利用加壓振蕩吸附(PSA)分離空氣。利用PSA，優(yōu)選的是O2被吸收；然而，實際是N2被吸收。至少由這些方法中一種產(chǎn)生的分離O2優(yōu)選地被用作燃燒系統(tǒng)中的燃料。
低溫蒸餾——在化學工業(yè)中，將空氣低溫蒸餾成O2和N2是生產(chǎn)這些基本上為雙原子氣體的常規(guī)方法，然而，在以下方面利用該工藝以前沒有人提出，具有新穎性與H2的蒸餾結合，為O2與H2的燃燒作燃料和/或利用O2與H2燃燒的能量為空氣的低溫蒸餾供能。此外，幾乎所有將空氣分離成O2和N2的工業(yè)工藝利用N2或N2和Ar作為工業(yè)產(chǎn)品。在所公開的WCT情況下，蒸餾的N2和/或Ar基本用途是作為吸熱元件。這個吸熱元件優(yōu)選用來完成至少以下一種冷卻貯存的O2或H2，促進低溫蒸餾，冷卻燃燒發(fā)動機和/或提供冷凍和/或環(huán)境冷卻。在內(nèi)燃機的情況下，本吸熱元件優(yōu)選用于取代發(fā)動機水冷卻劑冷卻系統(tǒng)(通常為風扇冷卻散熱器)和/或用于乘客冷卻(空調(diào))系統(tǒng)的壓縮機。本發(fā)明還提出除了改進燃燒效率之外，Ar的蒸餾是非本質的；加入分離Ar的分餾柱應當考慮資金投資回報率分析結果。
膜分離——膜分離比低溫蒸餾簡單得多；然而，不能利用N2作為吸熱元件。利用膜分離工藝，可能需要用于發(fā)動機和乘客或環(huán)境冷卻的單獨冷卻系統(tǒng)。
PSA——PSA分離比低溫蒸餾簡單而比膜分離復雜。PSA具有與膜分離同樣的缺點；不能利用N2作為吸熱元件。利用PSA分離工藝，可能需要用于發(fā)動機和乘客或環(huán)境冷卻的單獨冷卻系統(tǒng)。
由于蒸汽是來自燃燒的水產(chǎn)品的物理狀態(tài)，公開的WCT涉及從蒸汽產(chǎn)生H2的化學方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。本發(fā)明利用一種通常認為是損害的工藝將蒸汽轉換成H2。本發(fā)明利用腐蝕作用將蒸汽化學地轉換成H2。腐蝕作用利用O2將金屬轉換成其金屬氧化物，同時放出H2。傳統(tǒng)認為這種金屬氧化物是一種損害因為金屬氧化物比其金屬相對物的強度、耐久性和光亮度要差。水作為氧化劑的腐蝕作用常規(guī)化學反應是
其中，M可以是周期表上任意金屬或金屬化合物，并且eV是電動勢。由于腐蝕作用的電動勢，許多保護金屬抗腐蝕的方法是基于處理金屬的電動勢。一種這樣的方法是陰極保護法。在陰極保護下，金屬通過在其中產(chǎn)生與金屬腐蝕作用電動勢相反的電動勢而得以保護從而抗腐蝕。傳統(tǒng)陰極保護方法是用來防止腐蝕，而本發(fā)明提出通過產(chǎn)生陽極電勢來驅動腐蝕。本發(fā)明提出將催化犧牲金屬放置在WCT的廢氣(蒸汽)中，其中優(yōu)選采用陽極電勢驅動金屬或金屬組合物的腐蝕，從而至少將一部分蒸汽轉換成氫。(電動勢的好參考是CRC出版的化學和物理手冊)。
公開的WCT涉及電一化學地將H2O轉換成O2和H2的電解的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，可理解的是在最好的工程環(huán)境下，電解H2O成O2和H2所需電能將大于燃燒O2和H2所獲得的能量。然而，由于通過回收原本會損失的能量，而使燃燒效率顯著提高，電解是允許的。無論回收的電能是來自燃燒的蒸汽還是來自至少以下一種機械能轉換，蒸汽能轉換，光能轉換，風能轉換或水車能轉換，一旦轉換裝置的資金成本到位，能量轉換成本僅限于裝置保養(yǎng)費用。本發(fā)明公開了4種類型可利用的電能轉換方式機械能、蒸汽能，運動的空氣(風)或水能和光電效應(太陽)能。
電解可以非常低的能量轉換成本從H2O中產(chǎn)生足夠的燃料，從而提高整個燃燒系統(tǒng)的燃料效率。內(nèi)燃機的應用是電解可以用來將H2O轉變成燃料源的情況極好例子。內(nèi)燃機一旦進入操作狀態(tài)，一般可以以大約500至大約6000rpm的速度旋轉，罕見地在特定工程情況中可達大約10000至20000rpm。在燃燒發(fā)電機的操作中，有許多情況下發(fā)電機或者位于驅動軸上或者被傳動裝置激活并被驅動軸驅動，它能夠通過燃燒發(fā)動機的機械能而轉動，從而產(chǎn)生用于將H2O電解轉化成O2和H2的電流。此外，在利用H2O來控制燃燒系統(tǒng)中燃燒溫度的范圍內(nèi)可達到在WCT排出蒸汽中進一步利用蒸汽驅動渦輪發(fā)電機來產(chǎn)生電力的程度。然后利用電力將H2O電解成O2和H2。在特意使用WCT產(chǎn)生電力的情況下，不會產(chǎn)生大量過量電力。一旦定下了機械驅動發(fā)電機或蒸汽驅動發(fā)電機的資金成本，機械或蒸汽能轉換成電力的成本僅限于裝置保養(yǎng)費用。這相同成本/利潤情況也適用于運動空氣(風)或水驅動發(fā)電機以及光電效應系統(tǒng)。
本發(fā)明涉及消音設備技術的應用，因為這些技術是已知的且被用于消除燃燒噪音。在內(nèi)燃機的情況下，安裝消音設備以限制燃燒所產(chǎn)生的噪音。雖然消音設備設計確實控制了來自燃燒發(fā)動機的噪音或空氣振動，但是目前消音設備的設計浪費了可利用的燃燒廢氣能。在燃燒發(fā)動機廢氣蒸汽中安裝蒸汽渦輪機優(yōu)選地產(chǎn)生電流。優(yōu)選的是蒸汽渦輪機吸收來自燃燒的空氣振動。優(yōu)選的是在接觸/消音室中安裝易氧化金屬從而從燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸汽中生產(chǎn)H2。在廢氣中結合蒸汽驅動渦輪發(fā)電機與催化轉換金屬是最優(yōu)選的組合從而將來自燃燒系統(tǒng)的廢氣蒸汽能轉換成電能，同時消除了廢氣中的空氣振動。


通過以下優(yōu)選實施例的描述并結合以下的附圖能夠更好的理解本發(fā)明，其中表1和1A提供了圖1至15的符號的解釋。
圖2對傳統(tǒng)碳氫化合物燃燒發(fā)動機進行熱力學概述的框圖。
圖2A是對提出的在所公開的WCT燃燒發(fā)動機中處理H2O，O2，H2和空氣的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖。
圖3是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合可變換的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置來產(chǎn)生將H2O電解成H2和O2的電力。
圖4是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了將蒸汽催化轉化成H2。
圖5是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了將空氣低溫蒸餾成氮和O2。
圖6是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了將蒸汽催化轉化成H2，以及用來產(chǎn)生將H2O電解成H2和O2的電力的可變換的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
圖7是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃燒溫度和燃料系統(tǒng)結合了將空氣分離成氮和O2的低溫蒸餾，以及用來產(chǎn)生將H2O電解成H2和O2的電力的可變換的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
圖8是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了伴隨著將空氣分離成氮和O2的低溫蒸餾而將蒸汽催化轉化成H2，以及用來產(chǎn)生將H2O電解成H2和O2的電力的可變換的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
圖9是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合至少采用膜和PSA其中之一將空氣分離成氮和O2。
圖10是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合至少采用膜和PSA其中之一將空氣分離成氮和O2，以及用來產(chǎn)生將H2O電解成H2和O2的電力的可變換的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
圖11是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了伴隨著至少采用膜和PSA其中之一將空氣分離成氮和O2而將蒸汽催化轉化成H2，以及用來產(chǎn)生將H2O電解成H2和O2的電力的可變換的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
圖12是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了伴隨著將空氣分離成氮和O2的低溫蒸餾而將蒸汽催化轉化成H2。
圖13是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了伴隨著至少采用膜和PSA其中之一將空氣分離成氮和O2而將蒸汽催化轉化成H2。
圖14是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中加熱燃燒混合物的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
圖15是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了將空氣分離成氮和O2的低溫蒸餾。
圖16是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了至少采用膜和PSA其中之一將空氣分離成氮和O2。
圖17是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了伴隨著將空氣分離成氮和O2的低溫蒸餾而將蒸汽催化轉化成H2。
圖18是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機中的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度，并且燃料系統(tǒng)結合了伴隨著至少采用膜和PSA其中之一將空氣分離成氮和O2而將蒸汽催化轉化成H2。
圖19是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機加熱燃燒混合物的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
圖20是對提出的用于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機液化和冷卻O2和/或H2儲存物的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
圖21和21A是對提出的蒸汽渦輪機的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，蒸汽渦輪機位于至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料的燃燒發(fā)動機的廢氣中并由廢氣供能，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
圖22是對提出的空氣渦輪機的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中所述空氣渦輪機為燃燒發(fā)動機提供電力將水分離成H2和O2，所述燃燒發(fā)動機至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料，并且選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
圖23和23A是對提出的H2O渦輪機的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，其中所述H2O渦輪機為燃燒發(fā)動機提供電力將水分離成H2和O2，所述燃燒發(fā)動機至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料，并且選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
圖24是對提出的為燃燒發(fā)動機進行壓力控制的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置進行概述的框圖，所述燃燒發(fā)動機至少以O2和H2，空氣和H2中一種為燃料，其中選擇水來冷卻燃燒室和燃燒溫度。
具體實施例方式
由于全球變暖已成為全球政治問題，本發(fā)明的時機具有重要意義。由于石油可獲得性，碳氫化合物基本來源已成為全球政治問題，本發(fā)明的時機具有重要意義。由于空氣污染已成為大部分人類的健康問題，本發(fā)明的時機具有重要意義。由于天然氣(甲烷、乙烷、丙烷和/或丁烷)的市場影響電力生產(chǎn)和/或市場價格，本發(fā)明的時機具有重要意義。本發(fā)明提供了環(huán)保的燃燒方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，它們高效并且需要數(shù)量適當?shù)墓ぞ咧圃?。并且，在?nèi)燃機的情況下，本發(fā)明提出了一種能為操作者提供類似于碳氫燃燒發(fā)動機的“手感”的燃燒工藝；這種“手感”進一步完善了本發(fā)明。
WCT發(fā)動機的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置克服了以氫為基礎的燃燒技術商品化中面臨的各種挑戰(zhàn)。這些挑戰(zhàn)包括但不限于1)燃料燃燒溫度和相關燃燒發(fā)動機的成本，2)要求的燃料體積和相關的燃料貯存要求，3)發(fā)動機效率和相關燃料要求，4)NOX的產(chǎn)生，5)發(fā)動機的效率和相關操作成本，6)燃燒發(fā)動機大小和相關燃燒發(fā)動機成本，7)所要求的燃料和燃料的一般貯存，8)一般操作成本，9)一般燃燒發(fā)動機成本和在內(nèi)燃機情況下的成本，10)滿足顧客對手感、效率、成本和環(huán)境影響的要求的發(fā)動機。
WCT的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置利用O2和H2燃燒熱作為燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生能量的基本能量源。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是O2與H2燃燒。本發(fā)明最優(yōu)選實施例是在燃燒室中加入H2O來控制燃燒溫度。一個實施例是在燃燒氣體為水蒸汽和蒸氣中至少一種的燃燒室中用H2O冷卻發(fā)動機，WCT的優(yōu)選實施例在點火之前處理燃燒混合物的最后溫度從而使混合物處于氣體或流體狀態(tài)中的至少一種。
由于O2和H2的貯存最好在低溫溫度完成，而低溫O2和/或H2可能抑制燃燒。本發(fā)明的優(yōu)選實施例將是通過低溫O2和/或H2的溫度至少部分地控制燃燒溫度和/或發(fā)動機的溫度。最優(yōu)選的是預熱O2，H2和H2O中至少一種至允許有效燃燒的溫度/壓力結合狀態(tài)。為了處理這種能量，優(yōu)選實施例是通過來自發(fā)動機燃燒能，發(fā)動機排出蒸汽能和來自電阻加熱設備的光能和/或其結合物中至少一種的熱交換來加熱O2、H2或H2O和/或其結合物中的至少一種。最優(yōu)選的是在通過來自發(fā)動機燃燒能和發(fā)動機排出蒸汽能中至少一種的熱交換加熱O2、H2或H2O之前利用環(huán)境能預熱O2和H2中至少一種。由于水的熱容量大于水蒸氣(蒸汽)且水蒸發(fā)作用的潛熱是巨大的吸熱元件，因此最優(yōu)選的是將H2O加熱成液體狀態(tài)而不是氣態(tài)或流體狀態(tài)(蒸汽)。圖19示意了加熱燃燒混合物的燃燒優(yōu)選實施例。
雖然不優(yōu)選，本發(fā)明一種燃燒實施例將是加入H2O與至少N2和Ar其中之一到燃燒室，利用水同N2和/或Ar作為控制燃燒溫度的吸熱元件。雖然不優(yōu)選，本發(fā)明一種燃燒實施例將是利用空氣替代O2作為O2源，每當沒有足夠的O2與H2燃燒生成作為基本燃燒產(chǎn)品的H2O時，已知NOX將成為次級燃燒產(chǎn)品?？諝夂虷2燃燒的實施例優(yōu)選的是在燃燒室中加入H2O，從而利用H2O作為降低燃燒溫度的吸熱元件并產(chǎn)生蒸汽。簡言之，在被稱為WCT之后，燃燒的實施例、優(yōu)先實施例、最優(yōu)選實施例的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置將在此描述。用于WCT的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置如圖2至23A所示意。
低溫蒸餾——結合了低溫蒸餾的用于WCT的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置如圖5、7、8、12、15和17中所示意。結合到WCT中低溫蒸餾的原理是那些對于目前低溫蒸餾領域人員公知的原理?？梢岳斫獾氖窃诿總€針對每級蒸餾的蒸氣-液體-平衡表中，蒸餾溫度取決于蒸餾壓力；更高的分離壓導致更高的分離溫度?？衫斫獾氖荖2/O2分離部分包含用于生產(chǎn)純O2的兩個柱子，第2個柱子可以去除從而得到低于純O2的O2純度。冷卻空氣用于蒸餾的最優(yōu)選實施例是利用JouleThompson效應和逆流熱交換中至少一種。冷卻空氣用于蒸餾的優(yōu)選實施例是利用Joule-Thompson效應和液體蒸發(fā)作用中至少一種。冷卻空氣用于蒸餾的一個實施例是利用Joule-Thompson效應和發(fā)動機中氣體膨脹所做功中至少一種。最優(yōu)選的實施例是在100至400psia下操作第一級蒸餾柱。優(yōu)選實施例是在大氣壓至500psia下操作第一級蒸餾柱。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是利用回收的N2作為吸熱元件，其中回收的N2和Ar中至少一種能用于冷卻以下至少一種貯存O2，貯存H2，燃燒發(fā)動機的冷卻系統(tǒng)，電解的冷卻系統(tǒng)，燃燒發(fā)動機，空調(diào)系統(tǒng)中的空氣，在空氣和/或其任意結合物的各級低溫蒸餾之內(nèi)的氣體/液體。本發(fā)明的最優(yōu)選實施例是將空氣低溫蒸餾成其組分O2、Ar和N2，其中用于低溫分離的能量從WCT中獲得且所分離的O2被用作WCT中的燃料。
圖5、7、8、12、15和17示意了WCT的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中利用低溫蒸餾分離空氣，來自所述分離的O2被用作所述WCT中的燃料。
膜——膜，無論是有機或無機結構，都能有效用于將空氣分離成O2。結合到WCT中的膜分離原理是膜分離領域人員目前公知的。優(yōu)選的是采用分級膜分離來生產(chǎn)最純O2。通過采用無機或有機聚合物膜，優(yōu)選的是在膜上設置橫向電勢從而維持一個促進分離的電勢，最優(yōu)選的是利用有機和無機膜中至少一種分離空氣，其中來自所述分離的O2被用在WCT中。最優(yōu)選的是利用來自WCT的燃燒能來提供機械能，其中所述機械能為空氣穿過所述膜的流動供能，所述膜分離空氣，來自所述分離的O2被用作所述WCT中的燃料。
PSA——無論是正壓或真空吸附，PSA都能有效地用于分離空氣。結合到WCT中的PSA原理是PSA領域人員目前公知的。雖然為氧同N2的吸附設計了很多材料，優(yōu)選的是進行O2吸附以使PSA尺寸最小化。最優(yōu)選的是利用PSA分離空氣，其中來自所述分離的O2被用在WCT中，最優(yōu)選的是利用來自WCT的燃燒能來提供機械能，其中所述機械能為所述PSA供能，所述PSA分離空氣，來自所述分離的O2用作所述WCT中的燃料。
圖9、10、11、13、16和18示意了WCT的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中有機膜、無機膜、PSA和/或其組合中至少一種被用來分離空氣，來自所述分離的O2用作所述WCT中的燃料。在這些圖中，選擇性描述了H2或O2中一種的液化作用。優(yōu)選的是在燃燒中利用加溫產(chǎn)生的O2和H2作為首選取代液化的O2或H2；因而，最優(yōu)選的是任何貯存中的液化以圖20中所描述的方式進行。
由于蒸汽是來自WCT水產(chǎn)品的物理狀態(tài)，本發(fā)明涉及從蒸汽中生產(chǎn)H2的化學方法。圖4，6，8，11，12，13，14，17和18示意了公開在本發(fā)明這一方面的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。本發(fā)明利用腐蝕過程將蒸汽轉化成H2。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是利用至少一種金屬的腐蝕而將WCT所產(chǎn)生蒸汽化學地轉換成H2。本發(fā)明最優(yōu)選的實施例是將WCT所產(chǎn)生的蒸汽化學地轉換成H2，其中所述H2通過至少一種金屬的腐蝕而產(chǎn)生，其中腐蝕通過金屬中的電流而增強。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是將WCT所產(chǎn)生的蒸汽化學地轉換成H2，其中所述H2通過至少一種金屬的腐蝕而產(chǎn)生，所述H2用作所述WCT中的燃料。本發(fā)明的最優(yōu)選實施例是將WCT所產(chǎn)生蒸汽化學地轉換成H2，其中所述H2通過至少一種金屬的腐蝕產(chǎn)生，所述腐蝕通過金屬中電流而增強，所述H2用作所述WCT中的燃料。在這些圖的許多中，H2的液化被選擇性描述。優(yōu)選的是在燃燒中利用加溫產(chǎn)生的H2作為首選替代液化的H2；因而，最優(yōu)選的是貯存中的任何液化如圖20所述的方式進行。
本發(fā)明涉及將H2O電解轉化成O2和H2的電解方法、工藝、系統(tǒng)和裝置，其中所述O2和H2用作WCT中的燃料。結合到WCT中的電解原理是電解領域目前公知的那些原理。圖3，6，7，8，10和11示意了本發(fā)明中電解所用的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。優(yōu)選的是在燃料中利用加溫生產(chǎn)的O2和H2作為首選替代液化的O2或H2；因而，最優(yōu)選的是貯存中的任何液化如圖20所述的方式進行。作為最優(yōu)選實施例，本發(fā)明通過在電解分離之前，水中可獲得的化學勢能以及O2和H2中的可獲得的化學勢能，來貯存能量。所述O2和H2可用于WCT和/或燃料電池從而產(chǎn)生電能。作為最優(yōu)選實施例，本發(fā)明通過H2O中可獲得的化學勢能來貯存能量，其中所述H2O能被電解轉化成O2和H2，所述O2和H2可用于WCT和/或燃料電池從而產(chǎn)生電能。作為優(yōu)選實施例，本發(fā)明通過H2O，O2和H2中至少一種可獲得的與電池中一樣的化學勢能貯存能量。
由于許多類型的燃燒發(fā)動機具有機械能輸出或機械能轉動軸，幾乎本發(fā)明所有應用都能將得到的機械轉動能轉換成電能。可利用的機械轉動能的轉換通過發(fā)電設備而實現(xiàn)；最優(yōu)選的是發(fā)電機，優(yōu)選的是產(chǎn)生所述電能。在采用交流發(fā)電機的情況下，實施例是將所述電能從交流轉換成直流。在WCT做功產(chǎn)生電、熱或蒸汽的之外的能量時，所述發(fā)電機的活力優(yōu)選與WCT所完成的功或扭矩成反比。優(yōu)選的是WCT產(chǎn)生的機械轉動能進入傳遞中，所述傳遞以與所述燃燒系統(tǒng)扭矩和/或輸出功成反比的方式進行，其中所述傳遞輸出機械轉動能轉動所述發(fā)電機從而產(chǎn)生所述電能。最優(yōu)選的是所述傳遞加入了能貯存轉動能的飛輪，其中所述飛輪使所述發(fā)電機轉動。圖3，6，7，8，10和11示意了本發(fā)明所公開的回收機械能的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。本發(fā)明的優(yōu)選實施例便是利用發(fā)電設備將WCT所產(chǎn)生的機械能轉換成電能，最優(yōu)選的實施例是在將H2O電解成H2和O2中利用所述電能。本發(fā)明最優(yōu)選的實施例是利用發(fā)電設備將WCT所產(chǎn)生的機械能轉換成電能，其中所述電能被用來使H2O電解成H2和O2，所述H2和/或O2用作所述WCT中的燃料。
燃料的貯存——通過氣體定律(PV＝nRT)，可以推論出如果在低溫下貯存O2和/或H2，那么O2和/或H2的壓縮效率和貯存效率都會明顯提高。優(yōu)選的是以液態(tài)貯存H2和/或O2中至少一種。由于H2和O2的爆炸和易燃特性，優(yōu)選的是在H2和O2至少一種的貯存中采用N2作為冷凍劑，由于O2相當容易爆炸的特性，優(yōu)選的是在選擇任何所述O2的生產(chǎn)技術時控制所需O2的貯存量。為了維持燃料貯存溫度，優(yōu)選的是在以下至少一種過程中操作壓縮機O2的液化，O2的冷凍，H2的液化，H2的冷凍和/或其組合過程。最優(yōu)選的是所述壓縮機由WCT所產(chǎn)生的機械能供能。圖20以框圖形式說明了O2和/或H2的冷凍和/或液化。
由于幾乎所有的WCT應用具有發(fā)動機廢氣，幾乎所有本發(fā)明的應用都具有將燃燒廢氣蒸汽能轉換的能力。優(yōu)選的是將燃燒發(fā)動機和/或蒸汽渦輪機絕熱以使得保持盡可能多的能量來生產(chǎn)蒸汽，從而提高發(fā)動機效率。所述能量的轉換優(yōu)選通過蒸汽渦輪機實現(xiàn)。圖3，6，7，8，10，11，14，15，16，17和18示意了將蒸汽能轉換成電能的方法，工藝，系統(tǒng)和裝置。結合到WCT中的蒸汽渦輪機原理是那些蒸汽渦輪機技術領域公知的原理。本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例是蒸汽能的轉換，其中所述蒸汽能由WCT產(chǎn)生，所述蒸汽能通過蒸汽渦輪機轉換成電能，而所述蒸汽渦輪機是轉動發(fā)電機而產(chǎn)生所述電能的。優(yōu)選的是所述電能被調(diào)節(jié)。在采用交流發(fā)電機的情況下，優(yōu)選的是所述電能從交流電轉換成直流電。本發(fā)明最優(yōu)選的實施例是至少一部分所述電能被用于將水電解成O2和H2。本發(fā)明最優(yōu)選的實施例是將WCT產(chǎn)生的蒸汽能通過蒸汽渦輪機轉換成電能，其中所述蒸汽渦輪機轉動發(fā)電設備，所述發(fā)電設備產(chǎn)生電流，至少一部分所述電流被用于將水電解成O2和H2，其中至少一部分所述O2和/或H2被用作所述WCT中的至少一部分燃料。
由于燃燒發(fā)動機有許多應用，在燃燒發(fā)動機的某種類型運動和/或許多應用中將帶有可利用的運動空氣或運動水資源，本發(fā)明的許多應用可以具有將運動空氣或水的能量轉換的能力。圖3，6，7，8，10，11和22示意了將運動空氣能轉換成電能的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是將運動空氣或水中能量轉換成電能，所述電能由發(fā)電機利用直接受運動空氣或水轉動的渦輪機從運動空氣或水中產(chǎn)生，其中至少一部分所述電能用于將H2O電解成H2和O2。優(yōu)選的是所述電能被調(diào)節(jié)，在采用發(fā)電機的情況下，優(yōu)選的是所述電能從交流電流轉換成直流電流。本發(fā)明最優(yōu)選的實施例是采用至少一部分所述H2和/或O2作為所述WCT中的燃料。
蒸汽渦輪機方法、工藝和系統(tǒng)蒸汽能以溫度和壓力來檢測。假定蒸汽為飽和狀態(tài)時，蒸汽能僅以壓力來測量，即蒸汽通常表示為150，300或400psig蒸汽，等。只有在蒸汽過熱情況下才既以壓力又以溫度來測量蒸汽能。在能量使用時，蒸汽釋放溫度和壓力。隨著能量釋放，蒸汽溫度和壓力(通常僅測量壓力)減小而蒸汽開始凝結成水。一旦所有蒸汽能耗盡，沒有壓力或水蒸汽，另剩下熱水。利用這一知識，人們希望所有的發(fā)電廠采用全部的BTU或psig的蒸汽。這樣是不行的，因為這樣做就所需成本來說是不經(jīng)濟的。然而，在WCT情況下，污染控制裝置被最小化而熱量傳遞裝置被去除，因此減少了投資且提高了熱傳遞。熱傳遞裝置被最小化或去除是因為WCT發(fā)動機的廢氣——蒸汽被直接傳遞給了蒸汽渦輪機。在碳氫化合物燃燒的情況下，燃燒的熱氣能在被傳遞到環(huán)保裝置之后經(jīng)過熱交換裝置傳遞給水，因而產(chǎn)生蒸汽。所述熱交換裝置通常被稱為煮器。所公開WCT不需要煮器來產(chǎn)生蒸汽，因而提高了熱傳遞和蒸汽生產(chǎn)效率。
優(yōu)選的是本發(fā)明的蒸汽渦輪機被安裝在一個結構中，在其中WCT的廢氣驅動所述蒸汽渦輪機，且轉移走凝結物。最優(yōu)選的是將所述凝結物傳遞給電解系統(tǒng)。
所述蒸汽能的轉移最優(yōu)選的是以分級系統(tǒng)實現(xiàn)，其中在每一級，蒸汽能的一部分被蒸汽渦輪機轉移走，并且所形成的凝結物在下一個蒸汽渦輪機或下一級能量轉移之前就被轉移。最優(yōu)選的是所有蒸汽能(壓力)被蒸汽渦輪機/水轉移系統(tǒng)所轉移。優(yōu)選的是至少一部分蒸汽能(壓力)被蒸汽渦輪機/水轉移系統(tǒng)所轉移。圖21和21A示意了本發(fā)明中所公開的將蒸汽能轉換成電能的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
空氣和水運動渦輪機方法和系統(tǒng)運動空氣或水的能量以質量和速度來檢測。由于進入空氣或水渦輪機中空氣或水的質量等于離開所述渦輪機時的質量，因此用速度變化來檢測能量的轉移。能量差異可直接采用物理學定律來計算，尤其對動能。然而，必須要注意的是速度中的差異，即轉移走的能量能通過渦輪機轉換成電能，而該轉移能將具有反向拉力。對于固定的所公開WCT燃燒發(fā)動機，所述拉力能被渦輪機的支持結構所抵消。然而，在運輸業(yè)中拉力與運動方向相反，所述拉力將減小運輸效率。在運輸業(yè)中，交通工具本質上就包含了減小運輸效率的拉力。如果能實現(xiàn)所述包含拉力能夠以低于所述包含拉力中能量損失的成本而將運動空氣或水能轉換成電能，那么所述風和/或水渦輪機就將具有實際用途。這樣一種應用就是帆船，在其中拉力方向與運動方向相同。圖22示意了本發(fā)明所公開的將運動空氣能轉換成電能的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。
在水的應用中，波能(垂直能)比水運動能(水平能)要大得多。在水應用中優(yōu)選的是發(fā)電機由垂直波運動的能量來驅動，圖23和23A示意了本發(fā)明所公開的將運動水能轉換成電能的方法、工藝、系統(tǒng)和裝置。優(yōu)選的是利用來自所述水能的所述電能將H2O電解轉化成H2和O2。最優(yōu)選利用所述H2和/或所述O2作為所述WCT的燃料。
光電電池在所公開WCT的所有應用中，光是可以利用的，一個實施例是利用光電電池生產(chǎn)電力。優(yōu)選的是利用來自所述光電電池的所述電力將H2O電解轉化成H2和O2。最優(yōu)選的是利用所述H2和/或O2作為所述WCT的燃料。
燃料電池在所公開WCT的所有應用中，產(chǎn)生了電力，一個實施例是利用燃料電池產(chǎn)生電力。在這樣的應用中，燃料電池將替代用于貯存電能的電池。優(yōu)選的是在WCT發(fā)動機沒有開動時利用燃料電池產(chǎn)生所述電力。最優(yōu)選的是利用所公開的WCT來產(chǎn)生電力。
供熱所公開的WCT尤其適合于供熱應用。采用所公開的WCT既可為工業(yè)也可為家庭應用供熱。在加熱氣體或液體的情況下，所公開WCT的熱能可以經(jīng)過熱傳遞領域公知的任意熱交換裝置而得以有效傳遞。
在加熱空氣的情況下，其中燃燒元件是那些公開在WCT中的，最優(yōu)選的是燃燒的廢氣直接排放進入所述要加熱的空氣中。在加熱空氣被用于圍繞人、植物和/或動物的應用中，其中燃燒元件為以下至少一種O2和H2；O2，H2和H2O時，最優(yōu)選的是燃燒廢氣直接排入進入要加熱的空氣中，從而提供濕潤的加熱了的空氣。
在加熱水的情況下，其中燃燒元件是那些公開在WCT中的，最優(yōu)選的是燃燒的廢氣直接排放進入要加熱的水中，其中水加熱裝置或貯熱水裝置具有排氣孔以釋放所產(chǎn)生的NOX。在加熱水的情況下，其中燃燒元件為以下至少一種O2和H2；O2、H2和H2O時，最優(yōu)選的是燃燒廢氣能被直接排入所述要加熱的水中，且其中水加熱裝置或貯熱水裝置具有減壓設備，如本領域公知的。
在加熱應用中最優(yōu)選的是燃燒發(fā)動機在加熱目標氣體和/或液體時產(chǎn)生電力，用于加熱氣體或液體的系統(tǒng)結構受限于設計者的創(chuàng)造力；然而，所公開完成氣體或液體加熱的WCT系統(tǒng)結構示意圖，可見于圖2至18中，其中熱轉移可以在所述燃燒的廢氣中或在所述CE的部件中被完成。(在這種情況下，冷卻CE由于具有轉移熱的目的而不是一種效率損失。)冷卻所公開的WCT尤其適合于轉移熱的應用。熱轉移可采用所公開的WCT來實現(xiàn)，其中至少包括以下一種低溫蒸餾被完成和/或WCT提供機械能并且所述機械能為冷凍系統(tǒng)供能。在冷卻氣體或液體的情況下，來自所述低溫蒸餾的冷卻了的N2的散熱元件容量優(yōu)選經(jīng)過熱交換裝置轉移，如熱交換領域所公知的那樣。在冷卻氣體或液體的情況下，優(yōu)選采用冷凍單元，其中所述冷凍單元由機械能供能，所述機械能由WCT產(chǎn)生。
在冷卻空氣或水的情況下，最優(yōu)選的是來自所述低溫蒸餾的冷卻了的N2的散熱元件容量既可以直接轉移給所述空氣也可以通過熱交換領域公知的任意熱交換技術進行。
在冷卻應用中最優(yōu)選的是燃燒發(fā)動機在冷卻目標氣體和或液體時產(chǎn)生電力。冷卻氣體或液體的系統(tǒng)結構受限于設計者的創(chuàng)造力。
水的化學特性水是貯存O2和/或H2最有效且經(jīng)濟的方法。水電解是把H2O中貯存的H2和/或O2轉化成易燃形式的優(yōu)選方法。電解最優(yōu)選采用在水中溶解的電解質；溶解的電解質或鹽將提高水的導電性從而減少完成電解所需電能。在本發(fā)明中，一個實施例是在含電解質的水中完成電解。在本發(fā)明中優(yōu)選的是在含鹽水中完成電解。然而，許多溶解的陽離子和陰離子化合物隨時間過去會產(chǎn)生沉淀而降低電解效率。由于固有的溶解性，在本發(fā)明中優(yōu)選的是在含組IA/組VIIA鹽(包括酸)的水中完成電解。而且，隨著溫度的升高，硬水雜質會沉淀；因此，優(yōu)選的是在加入組IA/組VIIA鹽之前電解的水被蒸餾或去離子化。
優(yōu)選地在水中加入分散劑以防止水銹。分散劑是低分子量聚合物，通常為具有低于25000，優(yōu)選低于10000分子量的有機酸。分散劑的特性是基于羧基特性，同樣基于烷基硫酸鹽，烷基亞硫酸鹽和烷基硫化物的特性；是氧原子產(chǎn)生了分散作用，其中氧可以以羧基部分和/或硫氧基部分的形式在分子中出現(xiàn)?？捎糜诒景l(fā)明中包含羧基部分的分散劑是但不僅限于丙烯酸類聚合物、丙烯酸、丙烯酸的聚合物、甲基丙烯酸、馬來酸、富馬酸、衣康酸、巴豆酸、肉桂酸、乙烯基苯甲酸，這些酸的任意聚合物和/或其組合物。能用于本發(fā)明中包含烷基硫氧基或烯丙基硫氧基部分的分散劑包括任何烷基或烯丙基化合物，它是水溶性的且包含以下至少一種部分SO，SO2，SO3，和/或其組合物。由于有許多方法可以將有機分子設計成包含羧基部分和/或硫氧基部分，本發(fā)明的一個實施例是任意水可溶有機化合物中包含羧基部分和/或硫氧基部分中的至少一個(這是根據(jù)不是所有分散劑具有相同的分散性質的知識。)。丙烯酸類聚合物表現(xiàn)出非常好的分散性質，限制了水可溶性鹽的沉積作用，且是作為本發(fā)明中分散劑的最優(yōu)選實施例。使用分散劑的限制是在分散劑水溶解性中結合了其羧基特性和/或硫氧基特性。
水本質上就會腐蝕金屬。水自然地氧化金屬，一些比其它的具有更高腐蝕速率。為了使腐蝕作用最小化，優(yōu)選的是水具有等于或大于7.5的PH值，其中PH的堿性來自羥基陰離子。而且，為防止在蒸汽渦輪機中水的腐蝕或沉積，優(yōu)選的是在水中加入濃縮的腐蝕抑制劑。
腐蝕抑制劑加入水中以防止腐蝕。螯合劑可被用于防止腐蝕，同樣可絡合和防止許多陽離子包括硬和重金屬的沉積。螯合劑或螯合試劑是具有雜環(huán)的化合物，而其雜環(huán)中至少包括兩種原子。螯合是通過在金屬離子中加入螯合試劑而形成雜環(huán)化合物。螯合劑通過在同一個雜環(huán)中的至少兩個非金屬離子的配位鍵(即當一個原子將一對電子與另一個缺少此對電子的原子共享該對電子時所產(chǎn)生的共價化合鍵)來吸附金屬離子。用在本發(fā)明中礦物沉積的螯合劑例子是由以下所組成的水可溶性磷酸鹽磷酸鹽、磷酸鹽聚合物，磷酸鹽單體和/或其組合物。磷酸鹽聚合物包括但不限于磷酸酯，偏磷酸鹽，六偏磷酸鹽，焦磷酸鹽和/或其組合物。磷酸鹽聚合物在分散硅酸鎂、氫氧化鎂和磷酸鈣中尤其有效。磷酸鹽聚合物對于控制腐蝕尤其有效。通過選擇合適的聚合物并且保持足夠量的聚合物濃度水平，顆粒表面電荷可有效改變。在改變表面電荷之外，聚合物還有破壞晶體生長的功能。螯合劑將水中金屬鎖定于螯合劑可溶性的環(huán)結構中。螯合劑提供了吸收陽離子配位位點(即離子接受化學結合的面積)的反應位點。例如鐵具有六個配位點。所有鐵離子的配位點被用來形成穩(wěn)定的金屬螯合物。螯合劑結合了例如鈣、鎂、鐵和銅這樣的陽離子，否則它們可能形成沉積。形成的螯合顆粒是水可溶性的。螯合劑的有效性受限于競爭性陰離子濃度、堿性和溫度。
本發(fā)明加入數(shù)量充分的螯合劑量所帶來的影響是減少了水中可利用的自由金屬離子，且因此減少了磷酸鹽需求。磷酸鹽，例如磷酸和/或焦磷酸被用來共軛或形成不溶性的金屬磷酸鹽。在優(yōu)選實施例中，磷酸鹽聚合物，例如偏磷酸鹽和/或六偏磷酸鹽被用作腐蝕抑制劑和在控制腐蝕的同時作為防止鈣和/或鎂相應沉淀物的螯合劑。偏磷酸鹽和/或六偏磷酸鹽，與基于這一特性的聚合物一樣，通過從水中去除自由鈣和/或鎂離子并通過將金屬離子變成可溶性輕微離子化化合物或自由基而使水軟化。此外，水中包含任意過量的偏磷酸鹽和/或六偏磷酸鹽實際上將使會沉積的任意磷酸鹽或碳酸鹽溶解。偏磷酸鹽和/或六偏磷酸鹽并不像常用水軟化化合物那樣將金屬離子排出溶液外，而是將金屬離子鎖定在偏磷酸鹽和/或六偏磷酸鹽復雜的分子中；這些分子為金屬表面提供了一或兩個分子厚的覆蓋以限制金屬腐蝕。這對于重金屬材料尤為重要。
減壓操作WCT發(fā)動機的某些應用中回收或再利用的燃燒廢氣產(chǎn)生高操作壓。而且，它非?？赡墚a(chǎn)生無法操作的情況，即操作壓變得大于所用裝置的設計壓力；任何這樣的情況都可能引起重大安全問題。在內(nèi)燃機的情況下，工業(yè)界要求作出巨大的工業(yè)范例來正確考慮燃燒發(fā)動機廢氣的俘獲和回收。所公開的WCT在本發(fā)明許多方面將包含在各種壓力下的至少以下一種H2，N2，O2，H2O和/或其組合物。為了確保WCT安全操作，在裝置操作失敗或裝置操作超過預定壓力的情況下，優(yōu)選進行減壓。減壓可以限制災難事件發(fā)生。優(yōu)選的是減壓設備在整個WCT安裝，減壓設備對于本領域是公知的，且通常通過失敗摸式和分析效應和/或故障樹分析Fault Tree Analysis而定位。示例設備包括減壓閥、破裂盤和減壓控制電路。最優(yōu)選的是減壓設備安裝在WCT任意壓力產(chǎn)生部分的下游。這樣，最優(yōu)選的是減壓設備被安裝在任意壓縮機緊挨著的下游和燃燒發(fā)動機的排氣設備中。圖2至18示意了壓力控制/減壓設備在燃燒發(fā)動機排氣設備中的位置，圖24示意了減壓設計。
WCT發(fā)動機和裝置參考圖3至18，象征性地示意了用于接收作為燃料的H2和至少O2和空氣中的一種的燃燒發(fā)動機(CE)。所述燃燒發(fā)動機可以是任意類型，其中燃燒被完成從而產(chǎn)生至少以下一種機械扭矩、熱、電力和/或其組合物。優(yōu)選的是H2O在燃燒室中被接收，伴隨著所述燃料，所述H2O被稱為燃燒H2O。
H2向CE流動從而具有了流。O2向CE流動從而具有了流?？諝庀駽E流動從而具有了流。檢測所述H2流，O2流和空氣流的手段是提供與從每個所述H2流檢測設備，所述O2流檢測設備和所述空氣流檢測設備中送到CE控制裝置(CONT)的流相關的這樣一個比例信號。H2流向CE具有流動閥。O2流向CE具有流動控制閥。CONT具有輸入裝置輸入所述H2流信號，所述O2流信號和所述空氣流信號。所述控制裝置用來接收來自外源指示燃燒設定值的輸入信號。所述控制裝置用來將所述燃燒設定值與所述H2流信號對比，向所述H2流控制閥輸送與燃燒設定值和H2流信號的差異成比例的比例信號，因而成比例調(diào)節(jié)所述H2流控制閥。CONT將所述O2流和空氣流信號與H2/O2比例設定值比較，為O2流控制閥和空氣流控制閥提供比例信號，其中所述H2流、O2流和空氣流是H2/O2摩爾比為大約2∶1。在所述O2流控制閥信號不接近大約100％的情況下，CONT發(fā)出信號以關閉所述空氣流動控制閥。在所述O2流控制閥信號接近大約100％的情況下，CONT將所述O2流信號和空氣信號與所述H2/O2比例設定值相比較而獲得空氣流差異，向所述空氣流控制閥發(fā)出與所述差異成比例的比例信號，因而成比例調(diào)節(jié)所述空氣流控制閥。
如圖20所述，為了貯存能量，優(yōu)選的是H2流動控制閥由流動控制閥的兩級系統(tǒng)組成。第一H2流控制閥位于產(chǎn)生H2和貯存H2設備下游以控制流向CE的H2。第二H2流控制閥(用于已經(jīng)產(chǎn)生H2的設施)遠離產(chǎn)生H2的管線而位于來自H2貯存的H2管線上。第二H2流控制閥保持關閉狀態(tài)直至第一H2控制閥接近大約100％開放(因而確保所產(chǎn)生H2的充分利用先于貯存H2的利用)時第二H2流控制閥才開始從貯存中提供H2。
如圖20所述，為了貯存能量，優(yōu)選的是O2流控制閥由流動控制閥的兩級組成。第一O2流控制閥位于產(chǎn)生O2和貯存O2設備下游以控制流向CE的O2。第二O2流控制閥遠離產(chǎn)生O2的管線而位于來自O2貯存的O2管線上。第二O2流控制閥保持關閉狀態(tài)直至第一O2控制閥接近大約100％開放(因而確保所產(chǎn)生O2的充分利用先于貯存O2的利用)時第二O2流控制閥才開始從貯存中提供O2。
優(yōu)選的是所述燃燒H2O流向CE中的所述燃燒室。優(yōu)選的是冷卻劑源流向和/或流經(jīng)CE的部件。優(yōu)選的是溫度檢測設備具有檢測燃燒溫度和/或CE的燃燒室附近CE部件的溫度的手段。檢測所述燃燒H2O流和燃燒溫度的手段是提供從每個所述燃燒H2O流檢測設備和所述燃燒溫度檢測設備中輸送給控制裝置(CONT)的成比例信號。CONT具有輸入裝置輸入所述燃燒H2O流信號，前述的H2流信號和所述溫度信號。優(yōu)選的是CONT具有熱溫度設定值，冷卻劑溫度設定值，加溫溫度設定值，和H2/H2O比例設定值。優(yōu)選的是CONT將所述H2流信號和燃燒H2O流信號與所述H2/H2O比例設定值比較，并結合將所述溫度信號與所述加溫溫度設定值，所述冷卻劑溫度設定值，所述熱溫度設定值相比較，從而向所述燃燒H2O流控制閥和所述冷卻劑流控制閥提供比例信號。
在所述溫度信號小于所述加溫溫度設定值，所述冷卻劑溫度設定值和所述熱溫度設定值的情況下，優(yōu)選的是CONT給所述冷卻劑流控制閥發(fā)出信號以關閉所述冷卻劑流控制閥；且給所述燃燒H2O流控制閥門發(fā)出信號以關閉所述燃燒H2O流控制閥。
在所述溫度信號等于或大于所述加溫溫度設定值，小于所述冷卻劑溫度設定和小于所述熱溫度設定值的情況下，優(yōu)選的是CONT給所述冷卻劑流控制閥發(fā)出信號使之關閉；給所述燃燒H2O流控制閥發(fā)出信號，其中所述信號與所述檢測的溫度信號與加溫溫度設定值之間的差異成比例，且其中H2/H2O比例大于所述H2/H2O比例設定值，從而成比例調(diào)節(jié)所述燃燒H2O流控制閥。
在所述溫度信號大于所述加溫溫度設定值，等于或大于所述冷卻劑設定值且小于所述熱溫度設定值的情況下，優(yōu)選的是CONT給燃燒H2O流控制閥發(fā)出信號，其中H2/H2O比例等于所述H2/H2O比例設定值，從而成比例調(diào)節(jié)所述燃燒水流控制閥；給所述冷卻劑流控制閥發(fā)出信號，其中所述信號與所述溫度信號和所述冷卻劑設定值之間的差異成比例，從而成比例調(diào)節(jié)所述冷卻劑流控制閥。
在溫度信號大于所述加溫溫度設定值，大于所述冷卻劑設定值并等于或大于所述熱溫度設定值的情況下，優(yōu)選的是CONT發(fā)出信號使燃燒H2O流控制閥100％開放，所獲得H2/H2O比例小于所述H2/H2O設定值；發(fā)出與溫度信號和所述冷卻劑設定值之間差異成比例的信號給所述冷卻劑流閥，從而成比例調(diào)節(jié)所述冷卻劑流控制閥；給所述H2流控制閥發(fā)出信號，從而關閉所述H2流控制閥；給所述O2流控制閥發(fā)出信號，從而關閉所述O2流控制閥；給所述空氣流控制閥發(fā)出信號，從而關閉所述空氣流控制閥。
最優(yōu)選的是WCT發(fā)動機在所述加溫溫度設定值和所述冷卻劑溫度設定值之間的溫度上操作。優(yōu)選的是能量不會通過冷卻劑而離開WCT發(fā)動機。最優(yōu)選的是所要求的發(fā)動機冷卻通過在燃燒室中加入燃燒水而實現(xiàn)。
所述WCT發(fā)動機優(yōu)選地從以下至少一種中獲得O2，O2貯存，低溫蒸餾，膜分離，PSA，H2O電解和/或其組合形式。所述低溫蒸餾是從至少空氣和/或H2O電解中的一種中獲得O2。所述膜分離和/或所述PSA優(yōu)選從空氣獲得O2，所述低溫蒸餾和/或所述膜分離和/或所述PSA優(yōu)選由所述WCT發(fā)動機供能。所述O2貯存優(yōu)選在低溫溫度完成。所述低溫貯存的機械能優(yōu)選通過WCT發(fā)動機產(chǎn)生。
所述WCT發(fā)動機優(yōu)選地從以下至少一種中獲得H2；H2貯存，金屬的蒸氣腐蝕，H2O電解和/或其組合形式。所述用于從所述腐蝕中產(chǎn)生H2的所述蒸汽優(yōu)選的是所述WCT發(fā)動機的廢氣產(chǎn)品。所述H2貯存優(yōu)選在低溫溫度實現(xiàn)。所述低溫貯存的機械能優(yōu)選由所述WCT發(fā)動機產(chǎn)生。
前述的H2O電解優(yōu)選的是從發(fā)動機中獲得用于電解的電能，該發(fā)動機至少由以下一種驅動蒸汽渦輪機，機械轉動能，由運動空氣能供能的空氣渦輪機，由運動水能供能的水渦輪機和/或其組合形式和/或光電電池。優(yōu)選的是所述電能被調(diào)節(jié)。在使用交流發(fā)電機的情況下，優(yōu)選的是電能從交流電流轉換成直流電流。所述蒸汽渦輪機最優(yōu)選的是通過之前所述WCT發(fā)動機所產(chǎn)生的蒸汽供能。所述機械轉動能優(yōu)選的是由之前所述WCT發(fā)動機供能。
WCT發(fā)動機優(yōu)選以扭矩的形式產(chǎn)生機械能。優(yōu)選的是所述機械能轉動發(fā)電機，其中所述發(fā)電機產(chǎn)生電能。來自所述WCT的廢氣優(yōu)選轉動蒸汽渦輪機，其中所述蒸汽渦輪機轉動發(fā)電機，所述發(fā)電機產(chǎn)生電能。優(yōu)選的是至少一部分所述電能用于將水電解轉化成O2和H2。最優(yōu)選的是利用一部分所述O2和/或H2作為所述WCT發(fā)動機的燃料。
用于構建WCT發(fā)動機燃料及能量處理系統(tǒng)和裝置的材料是那些本領域公知用于每種應用中的材料。例如，各種合成物和金屬合金是已知的且被用作用于低溫溫度的材料，各種合成物和金屬合金是已知的且被用作用于操作溫度大于500°F的材料。各種陶瓷材料在操作溫度大于2000°F時是可導電的，它可以作為隔熱材料，半導體和/或完成其它功能，各種鐵復合物和合金已知可用于在大約200至1500°F范圍內(nèi)操作的燃燒發(fā)動機中。鈦和鈦合金已知可在超過2000和3000°F下操作。鉭和鎢已知超過3000°F下仍能很好操作。優(yōu)選的是WCT發(fā)動機至少一部分結構中包含一種合金組合物，該組合物至少是一種元素周期4，5和/或6中重金屬，因為本領域公知的是這些金屬能單獨或結合在合金中而限制腐蝕和/或實現(xiàn)低溫應用和/或實現(xiàn)超過1000°F溫度的應用，但鋁重量輕，能實現(xiàn)限制性的結構應用，鋁受限于應用溫度。由于WCT發(fā)動機中所涉及的操作溫度，熱塑材料不是優(yōu)選的除非應用考慮到熱塑材料的玻璃化轉變溫度和軟化溫度。
實施例1傳統(tǒng)汽油內(nèi)燃機可達到大約20英里/加侖。實現(xiàn)如圖2的發(fā)動機能量平衡EF＝EW+EEX+EC+Efric+ECEF＝≈20％EF+≈35％EF+≈35％EF+≈9％EF+≈1％EFEF＝EW+≈80％EF在用于內(nèi)燃機的能量損失中。
EF＝20mpg+80％EF還有，EF＝EW+EEX+EC+Efric+EC假定1)發(fā)動機完全絕熱，2)蒸汽渦輪機具有80％效率，3)發(fā)電機具有90％效率以及，4)電解單元具有80％效率將EX和EC，EWCT轉換成大約30％EF采用WCT，EF＝EW+0.30EF+≈9％EF+≈1％EFEW(WCT)＝50％EF實施例2參考CRC的化學物理學手冊，從n-辛烷中可獲得的全部燃燒能為大約1300千卡/摩爾；即114lb/lb摩爾EF＝11.4千卡/lb.(這排除了在NOX形成中的吸熱損失)，而且，n-辛烷的密度為大約6.7lb/加侖，這導致在一般汽車中n-辛烷的能量數(shù)為EF≈100mpg＝15英里/lb.＝11.4千卡/lb.；EW≈20mpg＝3英里/lb.＝2.3千卡/lb.H2燃燒中可獲得的全部能量為68千卡/摩爾；即2lb/lb摩爾EF＝34千卡/lb.，因而，在質量基礎上，H2＝34/11.4≈3倍更多能量/磅。
因此，利用WCT，H2和O2是50％/20％＝2.5倍更高的效率。相應地，在一般汽車中WCT的能量數(shù)為首先，必須計算燃料可利用性。H2是100％放出的，由于低溫情況下至少大約有16％效率，O2產(chǎn)品被估計成具有16％效率2/3×1+1/3×0.16≈70％(而且，大約30％H2和O2的能量被用于產(chǎn)生O2) EW≈15英里/lb.H2(注意每lb.的H2要求產(chǎn)生的O2的_lb.)實施例3根據(jù)化學市場報告，H2目前市場價為大約$0.50/lb.，而汽油價為大約$1.60/加侖或大約$0.24/磅。在運輸中利用傳統(tǒng)碳氫化合物燃燒技術，每英里燃料成本為$0.24/lb./3英里/lb.＝$0/08/英里，對于汽油利用WCT采用目前成本的H2，每英里燃料成本為$0.50/lb./15英里/lb.＝$0.03/英里實施例4目前電能工廠采用天然氣渦輪機和蒸汽渦輪機來生產(chǎn)電力，其中用于蒸汽生產(chǎn)的能量經(jīng)過煮器，從天然氣渦輪機的廢氣轉換而來，如下在工業(yè)中是典型的·燃燒效率為大約99％·天然氣渦輪機的效率為大約20％，·煮器的效率為大約85％。
·蒸汽發(fā)電機的效率為大約90％。
利用上述結果，發(fā)電機效率為大約0.99×0.20+0.99×0.20×0.85×0.90＝35％利用圖23A結構的WCT，適當?shù)男释茰y為大約·燃燒效率接近99％。
·O2生產(chǎn)效率(低溫為16％)接近16％。
·H2被放出，因此具有100％放出效率。
·廢氣中水的熱損失(1200°F-212°F≈80％)接近80％，·摩擦損失接近12％。
利用上述結果，發(fā)電機效率為大約；0.99×(2/3×1+1/3×0.16)×0.80×0.88＝50％利用上述結果，并結合·H2的價格大約$0.50/磅.
·天然氣價格大約$6.00/千立方英尺.
·天然氣能量值大約212千卡/摩爾。
WCT電力生產(chǎn)成本在千卡基礎上是$0.50/lb.×0.50/34千卡/lb.＝$0.007/千卡傳統(tǒng)天然氣工廠電力生產(chǎn)成本在千卡基礎上是首先將立方英尺轉換成在STP上的磅并轉換成千卡/lb.1000立方英尺(tcf)/360立方英尺/lb.摩爾＝2.8lb.摩爾2.8lb.摩爾×16lb./lb.摩爾＝45lb.
212千卡/摩爾/16lb./lb.摩爾＝13.25千卡/lb.
其次，估算的經(jīng)濟成本為($6.00/tcf/45lb./tcf)×0.36/13.25千卡/lb.＝$0.010/千卡實施例5在居所供熱中經(jīng)常采用天然氣，參考以上結果，假定熱轉移效率為80％，天然氣供熱成本為($8.00/tcf/45lb./tcf)×0.80/13.25千卡/lb.＝$0.011/千卡采用膜的WCT并結合以上結果$0.50/lb.×(2/3×1+1/3×0.40)×0.80/34千卡/lb.＝$0.009/千卡上述說明產(chǎn)生了一些目的并使前述說明更清楚。然而，由于可以在不脫離本發(fā)明范圍的情況下做出一定的改變，因此所有前述說明應該理解成僅僅是對本發(fā)明原理的說明而不具有限制意義。對于上述說明，應該認識到任意說明，附圖和實施例對于本領域技術人員來說是清楚而明顯的，所有與那些實施例中所描述的各種關系相等同的情況也包括在本發(fā)明中。
而且，由于對于那些本領域技術人員來說很容易作出大量修飾和改變，因此本發(fā)明不局限于所顯示和描述的具體結構和操作，相應地，所有合適修飾和可替代的等價體均落入本發(fā)明的范圍中。還要理解的是隨后的權利要求書涵蓋了本發(fā)明所有概念和特征，所有本發(fā)明范圍的用語言進行的聲明，可落入其中。
權利要求
1.一種燃燒系統(tǒng)，包含氧氣和氫氣的燃料混合物，其中燃燒溫度至少部分受加入到燃燒室中的水控制。
2.權利要求1的系統(tǒng)，其中燃燒產(chǎn)生的蒸汽轉動一個蒸汽渦輪機，并且其中所述蒸汽渦輪機使發(fā)電機轉動從而產(chǎn)生電能。
3.權利要求1的系統(tǒng)，其中所述的燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生機械轉動能，并且其中所述的機械轉動能使發(fā)電機轉動，從而產(chǎn)生電能。
4.一種燃燒系統(tǒng)，包含氧氣和氫氣的燃料混合物，其中至少下列一種燃燒的廢氣使蒸汽渦輪機轉動，蒸汽渦輪機使發(fā)電機轉動，在其中產(chǎn)生電能，和/或由燃燒產(chǎn)生的至少一部分機械轉動能使發(fā)電機轉動，在其中產(chǎn)生電能。
5.權利要求4的系統(tǒng)，其中，燃燒溫度至少部分地受加入到燃燒室中的水控制。
6.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，氮或氬在所述的燃料混合物中。
7.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，至少使用部分空氣代替氧氣。
8.權利要求1，2或4的系統(tǒng)，其中，由燃燒產(chǎn)生的蒸汽至少一部分通過至少一種金屬的腐蝕作用而轉化成氫氣。
9.權利要求8的系統(tǒng)，其中，通過所述金屬中的電流來提高氫氣的產(chǎn)量。
10.權利要求8或9的系統(tǒng)，其中，所述的氫氣至少部分的用作所述的燃燒發(fā)動機中的燃料。
11.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，發(fā)電機轉動是由于空氣或水的運動，并且其中所述的發(fā)電機產(chǎn)生電能，并且其中所述的電能至少部分的用于電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，且其中至少一部分所述氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
12.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，光電電池產(chǎn)生電能。
13.權利要求2，3，4或12的系統(tǒng)，其中，所述電能至少部分用于電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。
14.權利要求13的系統(tǒng)，其中，至少一部分所述氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
15.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，至少一部分燃燒能為至少一部分低溫空氣分離系統(tǒng)供能。
16.權利要求15的系統(tǒng)，其中，空氣被分離成以下至少一種含量豐富的氧氣，純氧和超純氧。
17.權利要求16的系統(tǒng)，其中，氬氣被基本上從所述氧氣中除去。
18.權利要求16或17的系統(tǒng)，其中，至少一部分所述氧氣被用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
19.權利要求15，16，17或18的系統(tǒng)，其中，所述的氮氣被用于冷卻所述低溫蒸餾系統(tǒng)的任何部分。
20.權利要求15，16，17，18或19的系統(tǒng)，其中，所述的氮氣被用于冷卻以下至少一種氧氣的儲存，氫氣的儲存，電解，用于所述燃燒系統(tǒng)的冷卻劑和所述燃燒系統(tǒng)。
21.權利要求15，16，17，18，19或20的系統(tǒng)，其中，所述的氮氣被用于冷卻空氣或水。
22.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，至少一部分燃燒能為至少一部分膜分離系統(tǒng)供能。
23.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，至少一部分燃燒能為至少一部分PSA分離系統(tǒng)供能。
24.權利要求22或23的系統(tǒng)，其中，空氣被分離成以下至少一種含量豐富的氧氣，純氧和超純氧。
25.權利要求24的系統(tǒng)，其中，氬氣被基本上從所述氧氣中除去。
26.權利要求22，23，24或25的系統(tǒng)，其中，至少一部分所述氧氣被用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
27.權利要求1，2，4，5，15，16，19或20的系統(tǒng)，其中，加入至少一種腐蝕抑制劑和螯合劑。
28.權利要求1，2，4，5，11，13，15，16，19，20或27的系統(tǒng)，其中，加入分散劑。
29.權利要求1或4的系統(tǒng)，其中，氧氣和氫氣中至少一種通過液化以液態(tài)形式儲存。
30.權利要求29的系統(tǒng)，其中，所述用于液化的壓縮機由以下至少一種燃料電池和/或所述燃燒系統(tǒng)供能。
31.權利要求30的系統(tǒng)，其中，所述燃料電池由氧氣和/或氫氣中的至少一種供能。
32.權利要求1，4或29的系統(tǒng)，其中，氫氣，氧氣和水中的至少一種通過來自以下至少一種的能量在燃燒之前被預熱環(huán)境溫度，所述的燃燒系統(tǒng)，所述燃燒系統(tǒng)的廢氣，電散熱源和/或任意組合。
33.權利要求3或4的系統(tǒng)，其中，來自燃燒的所述機械轉動能進入傳動器，其中所述傳動器以與所述燃燒系統(tǒng)的扭矩和/或輸出功成反比的方式嚙合，其中所述傳動器輸出機械轉動能轉動所述發(fā)電機從而產(chǎn)生所述電能。
34.權利要求33的系統(tǒng)，其中，所述傳動器使能夠貯存轉動能的飛輪嚙合，其中所述飛輪轉動所述發(fā)電機。
35.權利要求1，2，4，8或15的系統(tǒng)，其中壓力控制設備安裝在所述燃燒發(fā)動機的廢氣中。
36.權利要求1，2，4或5的系統(tǒng)，其中所述燃燒的廢氣用于加熱氣體和液體中的至少一種。
37.權利要求36的系統(tǒng)，其中，至少為以下一種氣體是空氣和/或液體是水。
38.權利要求37的系統(tǒng)，其中，所述廢氣直接排放進入所述空氣或水中。
39.權利要求1，2，4，5，8，15，16，19，20或29的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)是絕熱的。
40.一種燃燒發(fā)動機，其中，燃料為氧氣和氫氣，并且其中燃燒溫度受加入到燃燒室中水的控制。
41.權利要求40的燃燒發(fā)動機，其中由燃燒所產(chǎn)生的蒸汽轉動一個蒸汽渦輪機，并且其中所述蒸汽渦輪機轉動發(fā)電機從而產(chǎn)生電能。
42.權利要求40的燃燒發(fā)動機，其中，機械轉動能由所述的燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生，并且其中所述的機械轉動能使發(fā)電機轉動從而產(chǎn)生電能。
43.一種燃燒發(fā)動機，其中燃料為氧氣和氫氣，并且其中至少為以下一種燃燒廢氣使蒸汽渦輪機轉動，蒸汽渦輪機使發(fā)電機轉動，其中產(chǎn)生電能，和/或至少一部分由燃燒產(chǎn)生的機械轉動能使發(fā)電機轉動，其中產(chǎn)生電能。
44.權利要求43的燃燒發(fā)動機，其中，燃燒溫度至少部分受加入到燃燒室中水的控制。
45.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，氮氣或氬氣在燃料混合物中。
46.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，至少部分使用空氣代替氧氣。
47.權利要求40，41或43的燃燒發(fā)動機，其中，由燃燒產(chǎn)生的至少一部分蒸汽通過至少一種金屬的腐蝕作用轉化為氫氣。
48.權利要求47的燃燒發(fā)動機，其中，金屬中的電流提高了氫氣的產(chǎn)量。
49.權利要求47或48的燃燒發(fā)動機，其中，所述氫氣至少部分的用作所述燃燒發(fā)動機中的燃料。
50.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，發(fā)電機轉動是由于空氣或水的運動，并且其中所述發(fā)電機產(chǎn)生電能，并且其中所述電能至少部分的用于將水電解成氫氣和氧氣，并且其中至少一部分所述氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒發(fā)動機中的燃料。
51.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，光電電池產(chǎn)生電能。
52.權利要求41，42，43或51的燃燒發(fā)動機，其中，所述電能至少部分的用于電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。
53.權利要求52的燃燒發(fā)動機，其中，至少一部分所述的氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒發(fā)動機中的燃料。
54.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，至少一部分燃燒能為至少一部分低溫空氣分離系統(tǒng)供能。
55.權利要求54的燃燒發(fā)動機，其中，空氣被分離成至少以下一種含量豐富的氧，純氧和超純氧。
56.權利要求54的燃燒發(fā)動機，其中，氬氣基本上從所述氧氣中去除。
57.權利要求54，55或56的系統(tǒng)，其中，至少一部分所述氧氣用作所述燃燒發(fā)動機中的燃料。
58.權利要求54，55，56或57的燃燒發(fā)動機，其中，所述的氮氣被用來冷卻所述低溫蒸餾系統(tǒng)的任意部分。
59.權利要求54，55，56，57或58的燃燒發(fā)動機，其中，所述氮氣用來冷卻以下至少一種氧氣貯存，氫氣貯存，電解，所述燃燒系統(tǒng)的冷卻劑和所述燃燒系統(tǒng)。
60.權利要求54，55，56，57，58或59的系統(tǒng)，其中，所述氮氣用來冷卻空氣或水。
61.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，至少一部分的燃燒能為至少一部分膜分離系統(tǒng)供能。
62.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，至少一部分的燃燒能為至少一部分PSA分離系統(tǒng)供能。
63.權利要求61或62的燃燒發(fā)動機，其中，空氣被分離成至少以下一種含量豐富的氧，純氧和超純氧。
64.權利要求63的燃燒發(fā)動機，其中，氬氣基本上從所述氧氣中去除。
65.權利要求61，62，63或64的燃燒發(fā)動機，其中，至少一部分所述氧氣用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
66.權利要求40，41，43，44，54，55，58或59的燃燒發(fā)動機，其中，加入以下至少一種腐蝕抑制劑和螯合劑。
67.權利要求40，41，43，44，50，52，54，55，58，59或66的燃燒發(fā)動機，其中，加入分散劑。
68.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，燃燒發(fā)動機是內(nèi)燃機。
69.權利要求40或43的燃燒發(fā)動機，其中，氧氣和氫氣中的至少一種通過液化作用以液體狀態(tài)貯存。
70.權利要求40，43或69的燃燒發(fā)動機，其中，氫氣，氧氣，水和/或其任意組合中的至少一種在燃燒之前通過來自環(huán)境溫度，所述燃燒發(fā)動機，所述燃燒發(fā)動機廢氣，電散熱源和/或其任意組合中的至少一種能量而被預熱。
71.權利要求69的燃燒發(fā)動機，其中，用于液化的所述壓縮機由燃料電池和/或所述燃燒發(fā)動機中至少一種供能。
72.權利要求71的燃燒發(fā)動機，其中，所述燃料電池由氧氣和氫氣中至少一種供能。
73.權利要求42或43的燃燒發(fā)動機，其中，來自燃燒的所述機械轉動能進入傳動器，其中所述傳動器以與所述燃燒系統(tǒng)的扭矩和/或輸出功成反比的方式嚙合，其中所述傳動器輸出機械轉動能轉動所述發(fā)電機從而產(chǎn)生所述電能。
74.權利要求73的燃燒發(fā)動機，其中，所述傳動器使能夠貯存轉動能的飛輪嚙合，其中所述飛輪轉動所述發(fā)電機。
75.權利要求40，41，43，47或54的燃燒發(fā)動機，其中，壓力控制設備安裝在所述燃燒發(fā)動機的廢氣中。
76.權利要求40，41，43或44的燃燒發(fā)動機，其中，所述燃燒的廢氣用于加熱氣體或液體中的至少一種。
77.權利要求76的燃燒發(fā)動機系統(tǒng)，其中，至少為以下一種氣體是空氣或液體是水。
78.權利要求77的燃燒發(fā)動機，其中，所述廢氣直接排放進入所述空氣或水中。
79.權利要求40，41，43，45，47，54，55，58，59或69的燃燒發(fā)動機，其中，所述系統(tǒng)是絕熱的。
80.一種燃燒方法，包含氧氣和氫氣的燃料混合物，其中燃燒溫度至少部分受加入到燃燒室中的水控制。
81.權利要求80的方法，其中，由燃燒產(chǎn)生的蒸汽使蒸汽渦輪機轉動，并且其中所述蒸汽渦輪機使發(fā)電機轉動，從而產(chǎn)生電能。
82.權利要求80的方法，其中，機械轉動能由所述燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生，并且其中所述機械轉動能使發(fā)電機轉動，從而產(chǎn)生電能。
83.一種燃燒方法，包含氧氣和氫氣的燃料混合物，其中為以下至少一種燃燒的廢氣使蒸汽渦輪機轉動，蒸汽渦輪機使發(fā)電機轉動，其中產(chǎn)生電能，和/或由燃燒產(chǎn)生的至少一部分機械轉動能使發(fā)電機轉動，其中產(chǎn)生電能。
84.權利要求83的方法，其中燃燒溫度至少部分受加入到燃燒室中的水控制。
85.權利要求80或83的方法，其中，氮氣或氬氣在所述的燃料混合物中。
86.權利要求80或83的方法，其中，至少部分使用空氣代替氧氣。
87.權利要求80，81或83的方法，其中，由燃燒產(chǎn)生的至少一部分蒸汽通過至少一種金屬的腐蝕作用轉化為氫氣。
88.權利要求87的方法，其中，金屬中的電流提高了氫氣的產(chǎn)量。
89.權利要求87或88的方法，其中，至少一部分所述氫氣用作所述燃燒發(fā)動機中的燃料。
90.權利要求80或83的方法，其中，發(fā)電機轉動是由于空氣或水的運動，并且其中所述發(fā)電機產(chǎn)生電能，并且其中所述電能至少部分的用于水電解成氫氣和氧氣，并且其中至少一部分所述氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
91.權利要求80或83的方法，其中，光電電池產(chǎn)生電能。
92.權利要求81，82，83或91的方法，其中，所述電能至少部分的用于電解水產(chǎn)生氫氣和氧氣。
93.權利要求92的方法，其中，至少一部分所述的氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
94.權利要求80或83的方法，其中，至少一部分燃燒能為至少一部分低溫空氣分離系統(tǒng)供能。
95.權利要求94的方法，其中，空氣被分離成至少以下一種含量豐富的氧，純氧和超純氧。
96.權利要求94的方法，其中，氬氣基本上從所述氧氣中去除。
97.權利要求95或96的方法，其中，至少一部分所述氧氣用作燃燒系統(tǒng)中的燃料。
98.權利要求94，95，96或97的方法，其中，所述的氮氣被用來冷卻所述低溫蒸餾系統(tǒng)的任意部分。
99.權利要求94，95，96，97或98的方法，其中，所述氮氣用來冷卻以下至少一種氧氣貯存，氫氣貯存，電解，所述燃燒系統(tǒng)的冷卻劑和所述燃燒系統(tǒng)。
100.權利要求94，95，96，97，98或99的方法，其中，所述氮氣用來冷卻空氣或水。
101.權利要求80或83的方法，其中，至少一部分的燃燒能為至少一部分膜分離系統(tǒng)供能。
102.權利要求80或83的方法，其中，至少一部分的燃燒能為至少一部分PSA分離系統(tǒng)供能。
103.權利要求101或102的方法，其中，空氣被分離成至少以下一種含量豐富的氧，純氧和超純氧。
104.權利要求103的方法，其中，氬氣基本上從所述氧氣中去除。
105.權利要求101，102，103或104的方法，其中，至少一部分所述氧氣用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
106.權利要求80，81，83，84，94，95，98或99的方法，其中，加入以下至少一種腐蝕抑制劑和螯合劑。
107.權利要求80，81，83，84，90，92，94，95，96，98，99或106的方法，其中，加入分散劑。
108.權利要求80或83的方法，其中，氧氣和氫氣中的至少一種通過液化作用以液體狀態(tài)貯存。
109.權利要求108的方法，其中，用于液化的所述壓縮機由燃料電池和/或所述燃燒系統(tǒng)中至少一種供能。
110.權利要求109的方法，其中，所述燃料電池由氧氣和/或氫氣中至少一種供能。
111.權利要求80，83或109的方法，其中，氫氣，氧氣和水中的至少一種在燃燒之前通過來自環(huán)境溫度，所述燃燒系統(tǒng)，所述燃燒系統(tǒng)廢氣，電散熱源和/或其任意組合中的至少一種能量而被預熱。
112.權利要求82或83的方法，其中，來自燃燒的所述機械轉動能進入傳動器，其中所述傳動器以與所述燃燒系統(tǒng)的扭矩和/或輸出功成反比的方式嚙合，其中所述傳動器輸出機械轉動能轉動所述發(fā)電機從而產(chǎn)生所述電能。
113.權利要求112的方法，其中，所述傳動器使能夠貯存轉動能的飛輪嚙合，其中所述飛輪轉動所述發(fā)電機。
114.權利要求80，81，83，87或94的方法，其中，壓力控制設備安裝在所述燃燒發(fā)動機的廢氣中。
115.權利要求80，81，83或84的方法，其中，所述燃燒的廢氣用于加熱氣體或液體中的至少一種。
116.權利要求115的方法，其中，至少為以下一種氣體是空氣或液體是水。
117.權利要求116的方法，其中，所述廢氣直接排放進入所述空氣或水中。
118.權利要求80，81，83，84，87，94，95，98，99或108的方法，其中，所述系統(tǒng)是絕熱的。
119.一種在發(fā)動機中實現(xiàn)氫氣和氧氣燃燒的裝置；所述發(fā)動機裝置包括，a.一種燃料系統(tǒng)，包括i.一個流向所述發(fā)動機的氧氣源，包含一個氧氣流控制閥和一個感應氧氣流并向控制裝置輸送與氧氣流成比例的氧氣流信號的氧氣流傳感設備，ii.一個流向所述發(fā)動機的氫氣源，包含一個氫氣流控制閥和一個感應氫氣流并向控制裝置輸送與氫氣流成比例的氫氣流信號的氫氣流傳感設備，iii.一個流向所述發(fā)動機的空氣源，包含一個空氣流控制閥和一個感應空氣流并向控制裝置輸送與空氣流成比例的空氣流信號的空氣流傳感設備，以及iv.一個檢測燃燒溫度或所述燃燒發(fā)動機溫度中至少一種的溫度檢測設備位于所述發(fā)動機燃燒室附近并且向控制裝置輸送與所述燃燒溫度或所述燃燒發(fā)動機溫度成比例的溫度信號。b.一個冷卻劑系統(tǒng)，包括，i.一個流向所述發(fā)動機的冷卻劑源，包含冷卻劑源和冷卻劑流控制閥，以及ii.一個流向所述發(fā)動機的燃燒室的燃燒水源，包含一個水源，一個燃燒水流控制閥和一個感應水流并向控制裝置輸送與水流成比例的燃燒水流信號的水流傳感設備，c.一個控制系統(tǒng)，包括以下至少一種控制裝置；i.接收對應于氧氣，氫氣和燃燒水的所述成比例的流信號，ii.接收所述成比例的溫度信號，iii.接收外部燃燒信號設定值，iv.具有氫氣和氧氣比例的設定值，v.具有氫氣和水比例的設定值vi.具有加溫燃燒溫度設定值，vii.具有冷卻劑燃燒溫度設定值，以及viii.具有熱燃燒溫度設定值，和所述控制裝置；d.將所述燃燒信號設定值與所述氫氣流信號相比較，向氫氣流控制閥發(fā)出信號，該信號與所述氫氣流信號和所述燃燒信號設定值之間的差異成比例，因而成比例調(diào)節(jié)所述氫氣流控制閥。e.將所述氫氣流信號和所述氧氣流信號與氫氣和氧氣比例設定值相比較，向氧氣流控制閥發(fā)出信號，因而成比例調(diào)節(jié)氧氣流控制閥；i.在氧氣流控制閥信號不接近100％的情況下，向所述空氣流控制閥發(fā)出信號關閉所述空氣流控制閥。ii.在氧氣流控制閥信號接近100％的情況下，將所述氧氣流信號和所述空氣流信號與所述氫氣氧氣比例設定值相比較從而獲得空氣流差異，向所述空氣流控制閥發(fā)出與所述差異成比例的比例信號，從而成比例調(diào)節(jié)所述空氣流控制閥。f.將所述溫度信號與所述加溫溫度設定值，所述冷卻劑溫度設定值和所述熱溫度設定值相比較；i.在所述溫度信號小于所述加溫溫度設定值，小于所述冷卻劑溫度設定值和小于所述熱溫度設定值的情況下，向所述燃燒水流控制閥發(fā)出信號，關閉所述燃燒水流控制閥；向所述冷卻劑水流控制閥發(fā)出信號，關閉所述冷卻劑水流控制閥。ii.在所述溫度信號等于或大于所述加溫溫度設定值，小于所述冷卻劑溫度設定值和小于所述熱溫度設定值的情況下，向所述燃燒水流閥發(fā)出信號，從而成比例調(diào)節(jié)所述燃燒水流控制閥，該信號與所述溫度信號和所述低的溫度設定值之間的差異成比例，且所獲得的氫與水比例大于所述氫與水比例設定值；并向所述冷卻劑流控制閥發(fā)出信號，關閉所述冷卻劑流控制閥。iii.在所述溫度信號大于所述加溫溫度設定值，等于或大于所述冷卻劑溫度設定值且小于所述高溫溫度設定值的情況下，向所述燃燒水控制閥發(fā)出信號，所獲得的氫與水比例等于所述氫與水比例設定值，因而成比例調(diào)節(jié)燃燒水控制閥；向所述冷卻劑流控制閥發(fā)出信號，所述信號與溫度信號和所述冷卻劑溫度設定值之間的差異成比例，從而成比例調(diào)節(jié)所述冷卻劑流控制閥。iv.在所述溫度信號大于所述加溫溫度設定值，大于所述冷卻劑溫度設定值并等于或大于所述熱溫度設定值的情況下，向所述燃燒水流控制閥發(fā)出信號，從而使所述燃燒水流控制閥100％開放；向所述冷卻劑流控制閥發(fā)出信號，所述信號與所述溫度信號和所述冷卻劑設定值之間的差異成比例，從而成比例調(diào)節(jié)所述冷卻劑流控制閥；向所述氫氣流控制閥發(fā)出信號，關閉所述氫氣流控制閥；向所述氧氣流控制閥發(fā)出信號，關閉所述氧氣流控制閥；向所述空氣流控制閥發(fā)出信號，從而關閉所述空氣流控制閥。
120.權利要求119的裝置，其中，由燃燒所產(chǎn)生的蒸汽轉動蒸汽渦輪機，并且其中所述蒸汽渦輪機轉動發(fā)電機從而產(chǎn)生電能。
121.權利要求119的裝置，其中，機械轉動能由所述燃燒系統(tǒng)產(chǎn)生，并且其中所述機械轉動能轉動發(fā)電機以產(chǎn)生電能。
122.權利要求119的裝置，其中，至少一部分由燃燒產(chǎn)生的蒸汽通過至少一種金屬的腐蝕轉換成氫氣。
123.權利要求122的裝置，其中，所述氫氣的產(chǎn)量通過金屬中的電流而提高。
124.權利要求122或123的裝置，其中，至少一部分所述氫氣用作所述燃燒發(fā)動機中的燃料。
125.權利要求119的裝置，其中，發(fā)電機轉動是由于空氣或水的運動，并且其中所述發(fā)電機產(chǎn)生電能，并且其中所述電能至少部分用于將水電解成氫氣和氧氣，并且其中至少一部分所述氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
126.權利要求119的裝置，其中，光電電池產(chǎn)生電能。
127.權利要求120，121，125或126的裝置，其中，所述電能至少部分用于將水電解產(chǎn)生氫氣和氧氣。
128.權利要求127的裝置，其中，至少一部分所述氫氣和/或氧氣至少部分的用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
129.權利要求119，120或121的裝置，其中，燃燒能的至少一部分為低溫空氣分離系統(tǒng)的至少一部分供能。
130.權利要求129的裝置，其中，空氣被分離成至少以下一種含量豐富的氧氣，純氧和超純氧。
131.權利要求130的裝置，其中，氬氣被基本上從所述氧氣中去除。
132.權利要求130或131的裝置，其中，至少一部分所述氧氣用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
133.權利要求129，130，131或132的裝置，其中，所述氮氣用于冷卻所述低溫蒸餾系統(tǒng)的任意部分。
134.權利要求129，130，131，132或133的裝置，其中，所述氮氣用于冷卻以下至少一種氧氣的貯存，氫氣的貯存，電解，用于所述燃燒系統(tǒng)的所述冷卻劑和所述燃燒系統(tǒng)。
135.權利要求129，130，131，132，133或134的裝置，其中，所述氮氣用于冷卻空氣或水。
136.權利要求119的裝置，其中，至少一部分燃燒能為膜分離系統(tǒng)的至少一部分供能。
137.權利要求119的裝置，其中，至少一部分燃燒能為PSA分離系統(tǒng)的至少一部分供能。
138.權利要求136或137的裝置，其中，空氣被分離成至少以下一種含量豐富的氧，純氧和超純氧。
139.權利要求138的裝置，其中，氬氣被基本上從所述氧氣中去除。
140.權利要求136，137，138或139的裝置，其中，至少一部分所述氧氣用作所述燃燒系統(tǒng)中的燃料。
141.權利要求119，120，121，129和133的裝置，其中，加入至少以下一種腐蝕抑制劑和螯合劑。
142.權利要求119，120，121，127，129，130，133和141的裝置，其中，加入分散劑。
143.權利要求119的裝置，其中，氧氣和氫氣中的至少一種通過液化作用以液體狀態(tài)貯存。
144.權利要求143的裝置，其中，所述用于液化作用的壓縮機由燃料電池和所述燃燒系統(tǒng)中的至少一種供能。
145.權利要求144的裝置，其中所述燃料電池由氧氣和氫氣中的至少一種供能。
146.權利要求119或143的裝置，其中，氫氣、氧氣和水中至少一種通過來自至少以下一種的能量在燃燒之前被預熱環(huán)境溫度，所述燃燒系統(tǒng)，所述燃燒系統(tǒng)廢氣，電散熱源和/或其任意組合。
147.權利要求119，120或121的裝置，其中，來自所述燃燒裝置的機械轉動能進入傳動器，其中所述傳動器以與所述燃燒系統(tǒng)的扭矩和/或輸出功成反比的方式嚙合，其中所述傳動器輸出機械轉動能轉動所述發(fā)電機從而產(chǎn)生所述電能。
148.權利要求147的裝置，其中，所述傳動器使能夠貯存轉動能的飛輪嚙合，其中所述飛輪轉動所述發(fā)電機。
149.權利要求119，120，121，122或129的裝置，其中，壓力控制設備安裝在所述燃燒發(fā)動機的廢氣中。
150.權利要求119，120或121的裝置，其中，所述燃燒的廢氣用于加熱氣體或液體中的至少一種。
151.權利要求150的裝置，其中，至少為以下一種氣體是空氣或液體是水。
152.權利要求151的裝置，其中，所述廢氣直接排放進入所述空氣或水中。
153.權利要求119，120，121，122，129，133，134，135或143的裝置，其中，所述系統(tǒng)是絕熱的。
全文摘要
本發(fā)明涉及水燃燒技術即WCT改進了的燃燒方法和系統(tǒng)，該技術與將水作為燃料一樣都是基于水的化學結構(H
文檔編號F03G6/00GK1659372SQ03813338
公開日2005年8月24日 申請日期2003年4月10日 優(yōu)先權日2002年4月11日
發(fā)明者理查德·A·哈瑟 申請人:理查德·A·哈瑟