專利名稱：內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，特別涉及一種應(yīng)用于陸路交通工具的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自1859年挖掘石油以及自1876年德國人奧圖(Nikolaus Otto)改善內(nèi)燃機后，石油與內(nèi)燃機迅速成為人類交通與發(fā)電的標準配備，且因為石油能量密度高且運輸方便，成為交通、工業(yè)化學(xué)原料與發(fā)電的主要能源，進而帶動全球經(jīng)濟的快速成長。自工業(yè)革命以來，由于人類大量使用石化燃料而造成二氧化碳的排放量急劇增力口，造成全球性的溫室氣體效應(yīng)，使地球暖化溫度上升而氣候異常，威脅人類健康與生存。 特別是內(nèi)燃機在使用石化燃料燃燒轉(zhuǎn)換能量時，會造成廢氣廢熱的排放，而廢氣中含有一氧化碳(CO)、燃燒不完全的碳氫化合物(He)、可致癌的氮氧化物(NOx)與硫氧化物(SOx)，以及碳煙微粒(PM)等有害氣體。且由于有害氣體是以熱氣的方式排入大氣中，會產(chǎn)生嚴重的熱島效應(yīng)，進而加劇城市的聞溫化。根據(jù)美國環(huán)境保護機構(gòu)(Environmental Protection Agency, EPA)分析，石化燃料與二氧化碳排放中，石化發(fā)電的排放約占35%，以石化燃料做為交通的排放約占27%，工業(yè)排放約占20%，民生與家庭排放約占11%，農(nóng)業(yè)污染排放約占7%。其中發(fā)電、交通與工業(yè)排放共占80 %以上的排放量，而用于交通的石化燃料排放中，小型汽機車約占58 %，公交車與貨車約占17%，鐵路交通約占2%，船舶約占5%，空中交通約占10%等。其中，陸路交通共占了 80%以上的排放。因此，石化燃料與內(nèi)燃機所造成的污染極需解決。而以石化燃料做為能源的內(nèi)燃機技術(shù)，有著嚴重的效率盲點。以汽油為例，汽油經(jīng)由內(nèi)燃機的進氣、壓縮、動力以及排氣的行程作業(yè)后，會將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機械能來供負載與交通運行，其中汽車怠速時的運轉(zhuǎn)約消耗17. 2%的化學(xué)能，而轉(zhuǎn)換成CO、C02、NOx, SOx以及PM等廢氣與廢熱約消耗達62. 4%的化學(xué)能，且內(nèi)燃機消耗18. 2%的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機械能，以供應(yīng)周邊、雨刷、音響、空調(diào)以及發(fā)電機，內(nèi)燃機至變速箱的傳動消耗約5. 6%的化學(xué)能。然而，實際應(yīng)用到交通傳動的化學(xué)能僅為12.6%，且12. 6%的化學(xué)能更消耗在風(fēng)阻、煞車以及滾動阻力等，因此可得知100%的石化燃料中，僅轉(zhuǎn)換約12. 6%的化學(xué)能于傳動上，而高達62. 4%的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成廢氣與廢熱排放,造成石化能源消耗與污染環(huán)境。隨著中國與印度的經(jīng)濟成長，石化燃料與內(nèi)燃機為主的汽機車持有與使用率快速成長，加重能源消耗與污染排放，因此全球的科學(xué)家均致力于石化燃料與內(nèi)燃機的改進，以尋求更佳的交通發(fā)動與能源替代方案，如無碳排放的氫燃料汽車或加電的電動車等，但氫氨燃料的制造生產(chǎn)運輸儲存均需大量的能源，而所謂無污染的電動車，實際上需使用大量的電力，而其電力均需來自使用石化燃料的發(fā)電廠，因此電動車的污染全部轉(zhuǎn)嫁到石化燃料的發(fā)電廠，也因而使溫室氣體的排放總量完全沒有減少。根據(jù)美國能源局(DOE)的統(tǒng)計，工業(yè)與交通工具的廢熱排放的熱能為7xl015BTU，若回收其中20%的廢熱能即高達I. 4xl015BTU(為美國風(fēng)力發(fā)電的6年產(chǎn)能)，因此利用個人的交通工具(內(nèi)燃機車輛)即可參與降低二氧化碳等溫室氣體的排放。有鑒于此，本案發(fā)明開發(fā)出一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，使內(nèi)燃機運作后所排放出的廢氣與廢熱可轉(zhuǎn)化為有用的能源，藉以減少使用內(nèi)燃機的所帶來的污染以及石化能源的消耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所欲解決的技術(shù)問題與目的綜觀以上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，以石化燃料做為能源的內(nèi)燃機技術(shù)，應(yīng)用在汽機車等交通工具上時，實際用于傳動的能量過低，而大部分的能量是轉(zhuǎn)變?yōu)閺U熱與廢氣，因此會造成石化能源的消耗以及環(huán)境的污染。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其是利用分子粒徑篩選單元分離出高溫廢氣中的二氧化碳氣體以及水蒸氣，然后再將水蒸氣冷卻生成的液體水電解成氫氣與氧氣，最后再利用反應(yīng)裝置來將二氧化碳氣體與氫氣進行反應(yīng)合成出再生 燃料的甲醇；其中，反應(yīng)裝置是利用高溫廢氣來預(yù)熱，藉以使內(nèi)燃機所產(chǎn)生的廢氣與廢熱能再生為有用的能源，進而降低廢氣的排放量，減少對環(huán)境的污染。本發(fā)明解決問題的技術(shù)手段本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題所采用的技術(shù)手段是提供一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，是用以將一內(nèi)燃機運作時所產(chǎn)生的一高溫廢氣轉(zhuǎn)換成再生燃料，其燃料再生系統(tǒng)包含一氣體通道、一分子粒徑篩選單元、一電解單元以及一反應(yīng)裝置。氣體通道是連通于一內(nèi)燃機，分子粒徑篩選單元是連通于氣體通道，藉以使內(nèi)燃機運作后所產(chǎn)生的高溫廢氣通過氣體通道傳送到分子粒徑篩選單元。分子粒徑篩選單元具有一二氧化碳分子篩，其是用來將二氧化碳氣體自高溫廢氣中分離出。電解單元是連通于分子粒徑篩選單元，藉以將水蒸氣冷卻后所生成的一液態(tài)水電解成氫氣與氧氣。較佳者，電解單元與分子粒徑篩選單元之間還設(shè)有一水箱，連通于電解單元與分子粒徑篩選單元，藉以在分子粒徑篩選單元所分離出的水蒸氣冷卻為一液態(tài)水后，將液態(tài)水儲存。反應(yīng)裝置包含一第一反應(yīng)單元,第一反應(yīng)單元是連通于電解單元與分子粒徑篩選單元，并將電解單元電解出的氫氣與分子粒徑篩選單元分離出的二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應(yīng)而合成出再生燃料中的一甲醇。其中，氣體通道是經(jīng)過反應(yīng)裝置，使高溫廢氣與反應(yīng)裝置進行熱交換，藉以使反應(yīng)裝置獲得進行合成反應(yīng)所需的熱能。在本發(fā)明較佳實施例中，燃料再生系統(tǒng)還包含一轉(zhuǎn)換單元，其是設(shè)置于氣體通道與內(nèi)燃機之間，并連通氣體通道與內(nèi)燃機，用以將高溫廢氣的一氧化碳氣體、氮氧化物以及燃燒不完全的碳氫化合物氣體進行氧化還原反應(yīng)，藉以提高二氧化碳氣體、一氮氣以及水蒸氣在高溫廢氣中的比例。較佳者，轉(zhuǎn)換單元為一三元觸媒轉(zhuǎn)換器(Three-Way Catalytic converter TWC)。分子粒徑篩選單元還具有一用以分離出氮氣的氮氣分子篩。此外，反應(yīng)裝置還包含一第二反應(yīng)單元，其是連通于電解單元與分子粒徑篩選單元，并將氮氣以及氫氣進行一氨氣合成反應(yīng)而合成出再生燃料所包含的一氨氣燃料。在本發(fā)明另一較佳實施例中，燃料再生系統(tǒng)還包含一氣體分離單元，其是連通于內(nèi)燃機與反應(yīng)裝置，用以將空氣中的一常溫氮氣與一常溫氧氣分離，并將常溫氧氣傳送至內(nèi)燃機。較佳者，反應(yīng)裝置還包含一第二反應(yīng)單元，其是連通于氣體分離單元以及電解單元，并將常溫氮氣以及氫氣進行一氨氣合成反應(yīng)而合成出再生燃料所包含的一氨氣燃料。在本發(fā)明較佳實施例中，反應(yīng)裝置還包含一第三反應(yīng)單元，其是連通于分子粒徑篩選單元，并將二氧化碳氣體以及水蒸氣進行一甲烷合成反應(yīng)而合成出再生燃料所包含的一甲燒燃料。在本發(fā)明較佳實施例中，反應(yīng)裝置還包含一第四反應(yīng)單元，其是連通于電解單元與分子粒徑篩選單元，并將氫氣與二氧化碳氣體進行一二甲醚合成反應(yīng)而合成出再生燃料所包含的一二甲醚。在本發(fā)明較佳實施例中，燃料再生系統(tǒng)還包含一發(fā)電單元，其是電性連結(jié)于電解單元，藉以提供電解單元電解時所需的電力。較佳者，內(nèi)燃機是傳動連結(jié)于發(fā)電單元，藉以使發(fā)電單元將內(nèi)燃機的動力轉(zhuǎn)換成電力。本發(fā)明對照現(xiàn)有技術(shù)的功效 從以上述可知，由于在本發(fā)明所提供的一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)中，是利用分子粒徑篩選單元將高溫廢氣中的二氧化碳氣體與水蒸氣等氣體分離出來，而水蒸氣冷卻為液態(tài)水后，可經(jīng)由電解單元電解為氫氣與氧氣；因此，反應(yīng)裝置即可利用高溫廢氣的熱量將二氧化碳氣體與氫氣進行合成反應(yīng)而合成出再生燃料的甲醇。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖I顯示本發(fā)明較佳實施例的燃料再生系統(tǒng)示意圖；圖2顯示本發(fā)明較佳實施例的反應(yīng)裝置示意圖；圖3顯示本發(fā)明較佳實施例的分子粒徑篩選單元示意圖；圖4顯示本發(fā)明另一較佳實施例的燃料再生系統(tǒng)示意圖；圖5顯示本發(fā)明較佳實施例的反應(yīng)裝置立體示意圖；以及圖6顯示本發(fā)明較佳實施例的反應(yīng)裝置分解示意圖。其中，附圖標記100、100’燃料再生系統(tǒng)200內(nèi)燃機I、I’氣體通道2、2’分子粒徑篩選單元21二氧化碳分子篩22氮氣分子篩3電解單元4、4’反應(yīng)裝置41、41’第一反應(yīng)單元411’第一通道412’第一反應(yīng)槽42、42’第二反應(yīng)單元421’第二通道
422’第二反應(yīng)槽43、43’第三反應(yīng)單元431’第三通道432’第三反應(yīng)槽44、44’第四反應(yīng)單元441’第四通道442’第四反應(yīng)槽45’密合單元
5轉(zhuǎn)換單元6水箱7氣體分離單元8發(fā)電單元81發(fā)電機82交直流轉(zhuǎn)換器9儲存槽W1、W2、W3、W3，、W4、W5、W7、W6、W8、W9 管路W11、W12、W13、W21、W22、W23 分支管路
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述本發(fā)明所提供的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，可廣泛運用于各種使用汽油或柴油作為內(nèi)燃機燃料的車輛，而將燃料自內(nèi)燃機燃燒后的廢氣與廢熱作進一步的處理。由于燃料再生系統(tǒng)的組合方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉其中多個較佳實施例來加以具體說明。請參閱圖I至圖3，圖I顯示本發(fā)明較佳實施例的燃料再生系統(tǒng)示意圖；圖2顯示本發(fā)明較佳實施例的反應(yīng)裝置示意圖；圖3顯示本發(fā)明較佳實施例的分子粒徑篩選單元示意圖。如圖所不，一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)100,系將一內(nèi)燃機200運作時所產(chǎn)生的一高溫廢氣轉(zhuǎn)換成再生燃料，該燃料再生系統(tǒng)100包含一氣體通道I、一分子粒徑篩選單元2、一電解單元3、一反應(yīng)裝置4、一轉(zhuǎn)換單元5、一水箱6以及一儲存槽9。該內(nèi)燃機200是將石化燃料與空氣混合后進行燃燒，并產(chǎn)生該高溫廢氣，該高溫廢氣主要包含一氮氧化物、一一氧化碳氣體、一二氧化碳氣體、一水蒸氣以及一未燃燒完全的碳氫化合物。在本實施例中，該內(nèi)燃機200可以為柴油引擎或汽油弓I擎，而石化燃料可以為柴油或汽油；其中，柴油引擎所產(chǎn)生的該高溫廢氣的溫度可達約800°C的高溫，而汽油引擎所產(chǎn)生的該高溫廢氣的溫度可達約1000°C的高溫。此外，由于該內(nèi)燃機200運作時所產(chǎn)生的該高溫廢氣的壓力約15 20psi (I I. 4kg/cm2)的壓力。該轉(zhuǎn)換單元5是連通于該內(nèi)燃機200，藉以接收該內(nèi)燃機200運作所產(chǎn)生的該高溫廢氣，并將該高溫廢氣中的該氮氧化物、該一氧化碳以及該碳氫化合物進行氧化還原反應(yīng)，藉以提高該二氧化碳氣體、一氮氣以及該水蒸氣在該高溫廢氣中的比例。其中，該轉(zhuǎn)換單元5是為一三元觸媒轉(zhuǎn)換器(Three-Way Catalytic converter TWC),該三元觸媒轉(zhuǎn)換器所進行的氧化還原反應(yīng)是將該高溫廢氣的該一氧化碳氣體氧化為該二氧化碳氣體，將該氮氧化物還原為該氮氣，以及將該碳氫化合物氧化為該水蒸氣與該二氧化碳氣體。該分子粒徑篩選單元2是以該氣體通道I連通于該轉(zhuǎn)換單元5，藉以接收通過該轉(zhuǎn)換單元5的該高溫廢氣，且該氣體通道I例如是金屬管路。該分子粒徑篩選單元2包含一二氧化碳分子篩21以及一氮氣分子篩22，該二氧化碳分子篩21是用以將該二氧化碳氣體自該高溫廢氣中分離，且由于該氮氣的動態(tài)直徑約為3. 6埃,該二氧化碳氣體的動態(tài)直徑約為3. 3埃，以及該水蒸氣的動態(tài)直徑約為2. 65埃；因此，該氮氣分子篩的孔徑是介于該氮氣與該二氧化碳氣體的動態(tài)直徑之間，例如該氮氣分子篩22的孔徑為3. 5埃，即可將該氮氣分離出；以及，該二氧化碳分子篩21的孔徑是介于該二氧化碳氣體與該水蒸氣的動態(tài)直徑之間，例如該二氧化碳分子篩21的孔徑為3埃，即可將該二氧化碳氣體分離出。其中，該分子粒徑篩選單元2是先以該氮氣分子篩22分離出動態(tài)直徑約3. 6埃的該氮氣，再以該二氧化碳分子篩21分離出動態(tài)直徑約3. 3埃的該二氧化碳氣體，而最后剩 下的氣體主要是動態(tài)直徑約2. 65埃的該水蒸氣。此外，由于該高溫廢氣具有高溫與高壓，因此可增加該分子粒徑篩選單元2的過篩速度；并且，由于該高溫廢氣的壓力是隨著該內(nèi)燃機200的運作狀態(tài)而變動，因此可使該氮氣分子篩22與該二氧化碳分子篩21可進行脫附再生。該水箱6是以一管路W5連通于該分子粒徑篩選單元2，藉以儲存該水蒸氣冷卻后的一液態(tài)水。其中，該水蒸氣的冷卻方式可以是利用冷凝管冷卻。較佳者，冷凝管的冷卻水可以來自該水箱6，且該水箱6可預(yù)先儲存有該液態(tài)水，藉以供冷凝管用以冷卻該水蒸氣。該電解單元3是連通于該水箱6、該內(nèi)燃機200以及該反應(yīng)裝置4，藉以將該水箱6儲存的該液態(tài)水電解生成一氫氣與一氧氣，并將該氧氣傳送至該內(nèi)燃機200。在其它實施例中，該氧氣也可排出至空氣中。該反應(yīng)裝置4包含一第一反應(yīng)單元41、一第二反應(yīng)單元42、一第三反應(yīng)單元43以及一第四反應(yīng)單元44,且該氣體通道I是依序穿越地經(jīng)過該反應(yīng)裝置4的該第三反應(yīng)單元43、該第一反應(yīng)單元41、該第四反應(yīng)單元44以及該第二反應(yīng)單元42，藉以利用該高溫廢氣提供熱量使該反應(yīng)裝置4獲得進行合成反應(yīng)所需的熱能，進而達到進行反應(yīng)所需的溫度。然而，該氣體通道I通過該第一反應(yīng)單元41、該第二反應(yīng)單元42、該第三反應(yīng)單元43以及該第四反應(yīng)單元44的次序完全不受限于此，可依據(jù)使用者的需求而調(diào)整。該第一反應(yīng)單元41是以一管路W2的一分支管路W21連通于該電解單元3以及以一管路Wl的一分支管路Wll連通于該分子粒徑篩選單元2，藉以接收該電解單元3所生成的該氫氣以及該分子粒徑篩選單元2所分離出的該二氧化碳氣體，并將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應(yīng)而成合出該再生燃料所包含的一甲醇。其中，該甲醇合成反應(yīng)的催化劑例如為銅與氧化鋅。該甲醇合成反應(yīng)的反應(yīng)式如下3H2+C02 — CH30H+H20該第二反應(yīng)單元42是以一管路W3連通于該分子粒徑篩選單元2，以及以該管路W2的一分支管路W22連通于該電解單元3，藉以接收該分子粒徑篩選單元2所分離出的該氮氣以及該電解單元3所產(chǎn)生的該氫氣，并將該氮氣與該氫氣進行一氨氣合成反應(yīng)而成合出該再生燃料所包含的一氨氣。其中，氨氣合成反應(yīng)的催化劑例如為氧化鐵。該氨氣合成反應(yīng)的反應(yīng)式如下
3H2+N2 — 2NH3該第三反應(yīng)單元43是以一管路W4連通于該管路W5以及以該管路W2的一分支管路W12連通于該分子粒徑篩選單元2，藉以接收該分子粒徑篩選單元2所分離出的該水蒸氣以及該分子粒徑篩選單元2所分離出的該二氧化碳氣體，并將該水蒸氣與該二氧化碳氣體進行一甲烷合成反應(yīng)而成合出該再生燃料所包含的一甲烷。其中，該甲烷合成反應(yīng)的催化劑例如為二氧化鈦。該甲烷合成反應(yīng)的反應(yīng)式如下2H20+C02 — CH4+202該第四反應(yīng)單元44是以該管路2的一分支管路W23連通于該電解單元3以及以該管路Wl的一分支管路W13連通于該分子粒徑篩選單元2，藉以接收該電解單元3所生成的該氫氣以及該分子粒徑篩選單元2所分離出的該二氧化碳氣體，并將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一二甲醚合成反應(yīng)而成合出該再生燃料所包含的一二甲醚。其中，該二甲醚合成反應(yīng)的催化劑例如為沸石。該二甲醚合成反應(yīng)的反應(yīng)式如下
·
6H2+2C02 — CH30CH3+3H20其中，該分支管路W11、W12、W13與該管路Wl之間還可設(shè)置分流閥，藉以控制該分子粒徑篩選單元2所分離出的該二氧化碳氣體流至該第一反應(yīng)單元41、該第三反應(yīng)單元43以及該第四反應(yīng)單元44的流量；該分支管路W21、W22、W23與該管路W2之間也可設(shè)置分流閥，藉以控制該電解單元3所電解出的該氫氣流至該第一反應(yīng)單元41、該第二反應(yīng)單元42以及該第四反應(yīng)單元44的流量。然而，在其它實施例中，該分子粒徑篩選單元2與該反應(yīng)裝置4之間也可直接以分流閥連結(jié)，且該電解單元3與該反應(yīng)裝置4之間還可設(shè)置加壓裝置來增加該氫氣的壓力，且加壓裝置可傳動連結(jié)于該內(nèi)燃機200，藉以利用該內(nèi)燃機200的動力來加壓氣體，加壓裝置例如是加壓泵。如上所述，由于該反應(yīng)裝置4所進行的各合成反應(yīng)所需的溫度與壓力條件為現(xiàn)有的技術(shù)，故在此不多加贅言。其中，由于該高溫廢氣的溫度約可達到800°C 1000°C的高溫，因此可使該反應(yīng)裝置4輕易的達到進行各種合成反應(yīng)所需的溫度條件。此外，在進行該甲醇合成反應(yīng)而生成該甲醇時，該甲醇可再進行脫水反應(yīng)而得到該二甲醚。該儲存槽9是連通于該反應(yīng)裝置4，用以儲存該反應(yīng)裝置4所產(chǎn)生的再生燃料。在本實施例中，該儲存槽9還可依據(jù)該反應(yīng)裝置4所產(chǎn)生的各種再生燃料而具有相對應(yīng)的儲存槽。請參閱圖4,圖4顯示本發(fā)明另一較佳實施例的燃料再生系統(tǒng)示意圖。如圖所示，一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)100’是將該內(nèi)燃機200運作時所產(chǎn)生的該高溫廢氣轉(zhuǎn)換成再生燃料，其包含該氣體通道I、一分子粒徑篩選單元2’、該電解單元3、該反應(yīng)裝置4、一氣體分離單元7、一發(fā)電單元8以及該儲存槽9。該燃料再生系統(tǒng)100’與該燃料再生系統(tǒng)100的差異在于，該燃料再生系統(tǒng)100’是以一管路W3’取代該管路W3，而該氣體分離單元7是連通于該內(nèi)燃機200以及以該管路W3’連通于該反應(yīng)裝置4。且該氣體分離單元7是用以將空氣中的一常溫氮氣與一常溫氧氣分離，并將該常溫氧氣傳送至該內(nèi)燃機200，以及將該常溫氮氣傳送至該反應(yīng)裝置4。較佳者，該氣體分離單元7是利用多孔陶瓷膜分離該常溫氮氣與該常溫氧氣，其是利用該常溫氮氣與該常溫氧氣在膜中的溶解與擴散速率的差異而造成不同的滲透速度，進而使該常溫氮氣與該常溫氧氣分離。
由于該常溫氧氣中的氧氣含量較高，因此該內(nèi)燃機200將石化燃料與該常溫氧氣混合后進行燃燒所產(chǎn)生的高溫廢氣中，主要包含的氣體為該二氧化碳氣體以及該水蒸氣。該分子粒徑篩選單元2’是以該氣體通道I連通于該內(nèi)燃機200，且該分子粒徑篩選單元2’僅包含該二氧化碳分子篩21，用以將該高溫廢氣中的該二氧化碳氣體與該水蒸氣分離。該發(fā)電單兀8包含一發(fā)電機81以及一交直流轉(zhuǎn)換器82,該發(fā)電機81是傳動連結(jié)于該內(nèi)燃機200，藉以利用該內(nèi)燃機200運作時所產(chǎn)生的動能發(fā)電。該交直流轉(zhuǎn)換器82是電性連結(jié)于該發(fā)電機81以及該電解單元3，用以將該發(fā)電機81產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電，藉以供該電解單元3電解該液態(tài)水。請參閱圖5與圖6,圖5顯示本發(fā)明較佳實施例的反應(yīng)裝置立體示意圖；圖6顯示本發(fā)明較佳實施例的反應(yīng)裝置分解示意圖。如圖所示，一反應(yīng)裝置4’包含一第一反應(yīng)單元 41’、一第二反應(yīng)單元42’、一第三反應(yīng)單元43’、一第四反應(yīng)單元44’以及一密合單元45’，且一氣體通道I’是穿越地經(jīng)過該反應(yīng)裝置4’。該第一反應(yīng)單元41’具有一第一通道411’以及一第一反應(yīng)槽412’，且該第一反應(yīng)槽412’以一管路W7將該二氧化碳氣體與該氫氣引入該第一反應(yīng)槽412’，藉以使該第一反應(yīng)單元41’進行該甲醇合成反應(yīng)。該第二反應(yīng)單元42’具有一第二通道421’以及一第二反應(yīng)槽422’，且該第二反應(yīng)槽422’以一管路W9將該氮氣與該氫氣引入該第二反應(yīng)槽422’，藉以使該第二反應(yīng)單元42’進行該氨氣合成反應(yīng)。該第三反應(yīng)單元43’具有一第三通道431’以及一第三反應(yīng)槽432’，且該第三反應(yīng)槽432’以一管路W6將該二氧化碳氣體與該水蒸氣引入該第三反應(yīng)槽432’，藉以使該第三反應(yīng)單元43’進行該甲烷合成反應(yīng)。該第四反應(yīng)單元44’具有一第四通道441’以及一第四反應(yīng)槽442’，且該第四反應(yīng)槽442’以一管路W8將該二氧化碳氣體與該氫氣引入該第四反應(yīng)槽442 ’，藉以使該第四反應(yīng)單元44 ’進行該二甲醚合成反應(yīng)。當(dāng)該反應(yīng)裝置4’應(yīng)用于該燃料再生系統(tǒng)100時，該管路W6是連通于該分子粒徑篩選單元2，藉以獲得該二氧化碳氣體與該水蒸氣；該管路W7是連通于該分子粒徑篩選單元2與該電解單元3，藉以獲得該二氧化碳氣體與該氫氣；該管路W8是連通于該分子粒徑篩選單元2與該電解單元3，藉以獲得該二氧化碳氣體與該氫氣；該管路W9是連通于該分子粒徑篩選單元2與該電解單元3，藉以獲得該氮氣與該氫氣。此外，該反應(yīng)裝置4’應(yīng)用于該燃料再生系統(tǒng)100’時，該管路W9則是連通于該氣體分離單元7與該電解單元3。其中，該第二反應(yīng)單元42’、該第四反應(yīng)單元44’該第一反應(yīng)單元41’、該第三反應(yīng)單元43’以及該密合單元45’是依序堆棧而成，且該第三通道431’是連通于該第一通道411’，該第一通道411’是連通于該第四通道441’，該第四通道441’是連通于該第二通道421’，藉此形成該氣體通道I ’。在本實施例中，該反應(yīng)裝置4’為一微流道反應(yīng)器，該微流道反應(yīng)器是利用多層金屬堆棧而成。在實際運用上，由于機車的車體較小，因此無法裝設(shè)較大的反應(yīng)裝置，而由于該反應(yīng)裝置4’是微流道反應(yīng)器，因此可使本發(fā)明的燃料再生系統(tǒng)應(yīng)用在車體較小的機車。此外，當(dāng)本發(fā)明的燃料再生系統(tǒng)應(yīng)用在汽車、巴士或聯(lián)結(jié)車等中大型的車體時，反應(yīng)裝置可以是流體化床式的大型反應(yīng)器。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在閱讀本發(fā)明所揭露的技術(shù)后，應(yīng)該都能理解以下事項一、內(nèi)燃機的氣體來源是空氣時，由于空氣中氮氣的比例約78%，氧氣的比例約21 %，因此所產(chǎn)生的高溫廢氣主要為二氧化碳氣體、水蒸汽以及氮氧化物為主，且在燃燒不完全時還有可能產(chǎn)生一氧化碳氣體與碳氫化合物；此外，利用分子粒徑篩選單元主要是將二氧化碳氣體與水蒸氣分離，進而電解水蒸氣冷卻后的液體水來產(chǎn)生氫氣與氧氣，最后反應(yīng)裝置即可進行將二氧化碳氣體與氫氣進行再生燃料的合成反應(yīng)，而反應(yīng)所需的溫度則由高溫廢氣經(jīng)過反應(yīng)裝置時提供熱量來達到。二、由于以空氣作為內(nèi)燃機的氣體來源時，內(nèi)燃機所產(chǎn)生的高溫廢氣中，氮氧化物與一氧化碳氣體是對環(huán)境不友善的氣體，因此在內(nèi)燃機與分子粒徑篩選單元之間設(shè)置轉(zhuǎn)換單元來將氮氧化物、一氧化碳氣體與碳氫化合物轉(zhuǎn)換成氮氣、氧氣、二氧化碳氣體以及水蒸氣；因此，轉(zhuǎn)換單元不但可以提高二氧化碳氣體與水蒸氣的含量以利再生燃料的合成，更可以因而減少對環(huán)境的污染。此外，分子粒徑篩選單元更可利用氮氣分子篩分離出氮氣來供反應(yīng)裝置合成出再生燃料。三、當(dāng)用以分離氮氣與氧氣的氣體分離單元設(shè)置在內(nèi)燃機之前時，由于內(nèi)燃機所 使用的氣體來源為氣體分離單元所分離出的氧氣，因此可使內(nèi)燃機具有足夠的氧氣來與石化燃料混合燃燒，進而不易產(chǎn)生燃燒不完全的一氧化碳氣體與碳氫化合物。此外，由于高溫廢氣中主要的氣體為二氧化碳氣體與水蒸氣，因此分子粒徑篩選單元中即可省略氮氣分子篩。四、反應(yīng)裝置中主要是利用第一反應(yīng)單元來將二氧化碳氣體與水蒸氣進行甲醇的合成反應(yīng)，但反應(yīng)裝置還可依使用者的需求來利用第二反應(yīng)單元、第三反應(yīng)單元或第四反應(yīng)單元，與相對應(yīng)的氣體來合成出其它再生燃料。此外，反應(yīng)裝置與分子粒徑篩選單元、電解單元或氣體分離單元之間，還可設(shè)置加壓裝置來增加氣體的壓力，藉以輔助各反應(yīng)單元達到進行合成反應(yīng)所需的壓力。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，用以將一內(nèi)燃機運作時所產(chǎn)生的一高溫廢氣生成至少一再生燃料，該高溫廢氣至少包含一二氧化碳氣體與一水蒸氣，其特征在于，該燃料再生系統(tǒng)包含 一氣體通道，連通于該內(nèi)燃機； 一分子粒徑篩選單元，連通于該氣體通道，且該分子粒徑篩選單元具有一二氧化碳分子篩，藉以將該二氧化碳氣體與該水蒸氣分離； 一電解單元，連通于該分子粒徑篩選單元，藉以在該水蒸氣冷卻為一液態(tài)水后，將該液態(tài)水電解生成一氫氣與一氧氣；以及 一反應(yīng)裝置，包含一第一反應(yīng)單元，該第一反應(yīng)單元連通于該電解單元與該分子粒徑篩選單元，并將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應(yīng)而合成出該再生燃料所包含的一甲醇； 其中，該氣體通道經(jīng)過該反應(yīng)裝置，使該高溫廢氣與該反應(yīng)裝置進行熱交換，藉以使該反應(yīng)裝置獲得進行合成反應(yīng)所需的熱能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該燃料再生系統(tǒng)還包含一轉(zhuǎn)換單元，其設(shè)置于該氣體通道與該內(nèi)燃機之間，并連通該氣體通道與該內(nèi)燃機，用以將該高溫廢氣的一氧化碳氣體、氮氧化物以及燃燒不完全的碳氫化合物氣體進行氧化還原反應(yīng)，藉以提高該二氧化碳氣體、一氮氣以及該水蒸氣在該高溫廢氣中的比例。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該分子粒徑篩選單元還具有一氮氣分子篩，該氮氣分子篩用以分離出該氮氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該反應(yīng)裝置還包含一第二反應(yīng)單元,該第二反應(yīng)單元連通于該電解單元與該分子粒徑篩選單元，并將該氮氣以及該氫氣進行一氨氣合成反應(yīng)而合成出該再生燃料所包含的一氨氣燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I項所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，還包含一氣體分離單元，連通于該內(nèi)燃機與該反應(yīng)裝置，用以將空氣中的一常溫氮氣與一常溫氧氣分離，并將該常溫氧氣傳送至該內(nèi)燃機。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該反應(yīng)裝置還包含一第二反應(yīng)單元,該第二反應(yīng)單元連通于該氣體分離單元以及該電解單元，并將該常溫氮氣以及該氫氣進行一氨氣合成反應(yīng)而合成出該再生燃料所包含的一氨氣燃料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該反應(yīng)裝置還包含一第三反應(yīng)單元,該第三反應(yīng)單元連通于該分子粒徑篩選單元，并將該二氧化碳氣體以及該水蒸氣進行一甲烷合成反應(yīng)而合成出該再生燃料所包含的一甲烷燃料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該反應(yīng)裝置還包含一第四反應(yīng)單元，該第四反應(yīng)單元連通于該電解單元與該分子粒徑篩選單元，并將該氫氣與該二氧化碳氣體進行一二甲醚合成反應(yīng)而合成出該再生燃料所包含的一二甲醚。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該燃料再生系統(tǒng)還包含一發(fā)電單元，該發(fā)電單元電性連結(jié)于該電解單元，藉以提供該電解單元電解時所需的電力。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，其特征在于，該內(nèi)燃機傳動連結(jié)于該發(fā)電單元，藉以使該發(fā)電單元將該內(nèi)燃機的動力轉(zhuǎn)換成電力。
全文摘要
一種內(nèi)燃機的燃料再生系統(tǒng)，包含一氣體通道、一分子粒徑篩選單元、一電解單元與一反應(yīng)裝置。氣體通道連通于一內(nèi)燃機。分子粒徑篩選單元連通于氣體通道，并具有一二氧化碳分子篩，藉以將一二氧化碳氣體與一水蒸氣分離出。電解單元連通于分子粒徑篩選單元，以將水蒸氣冷卻生成的一液態(tài)水電解成一氫氣與一氧氣。反應(yīng)裝置包含一第一反應(yīng)單元，其連通于電解單元與分子粒徑篩選單元，以將氫氣與二氧化碳氣體進行一甲醇合成反應(yīng)而合成出再生燃料的一甲醇。其中，氣體通道經(jīng)過反應(yīng)裝置以提供熱能。
文檔編號F01N5/02GK102865165SQ20111019217
公開日2013年1月9日 申請日期2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月5日
發(fā)明者紀大任, 紀瑞麟 申請人:鵬發(fā)股份有限公司, 碧達科技有限公司