[发明专利]燃料添加剂组合物及相关方法

说明书

燃料添加剂组合物包括多个金属纳米颗粒和可分散在烃燃料中的载体。金属纳米颗粒可以是球形和/或珊瑚状金属纳米颗粒。载体可以是液体、凝胶或固体，并且可以容易地混溶或溶解在烃燃料如汽油、柴油、喷气燃料或燃料油中。载体可以是固体载体，其被配置以允许烃燃料溶解固体载体，以便将金属纳米颗粒释放并分散在烃燃料中。

技术领域

本文公开了燃料添加剂组合物和制备和使用这样的组合物的方法。

背景技术

燃料添加剂通常添加到烃燃料如汽油和柴油中，以提供各种已知的益处，例如提高辛烷值并减少发动机爆震，减少沉积物的形成和积聚，清洁燃料喷射器，提高燃料燃烧效率，维持寒冷天气时柴油流动，和分散水。

燃料添加剂通常包括燃料相容性溶剂，例如石油馏分、醇、甲苯、二甲苯或三甲基苯，并且可以包括一种或多种相对少量的其它活性剂，例如抗氧化剂。

近来，已经提出了含有由硼(B)、硼/稀土氧化物、硼/铁复合材料(B/Fe)、氧化铈(CeO₂)、掺杂的氧化铈、铝(Al)、镁-铝、氧化钴(Co₃O₄)或氧化铁制成的纳米颗粒的燃料添加剂。这种纳米颗粒的共同特征是它们由相对低成本的易于氧化成离子形式的金属制成。尽管如此，含纳米颗粒的燃料添加剂尚未获得市场认可，并且考虑到纳米颗粒的通常高度反应性，特别是含有在燃烧期间可能容易氧化的金属离子或金属的金属化合物，环保人士和EPA都怀疑地看待含纳米颗粒的燃料添加剂。

美国专利号6,152,972公开了用于催化控制来自内燃机的排放物的汽油添加剂。这种添加剂是沉积在放置在气体管线中的气体或过滤器中的固体团块的形式，并且包含金属化合物，包括诸如X₂PtCl₆、RhCl₃和XReO₄的组合的贵金属化合物，其中X＝K、Rh或Cs，所述金属化合物被配制成缓慢溶解到汽油中。在燃烧之后，这种化合物通过排气系统被废气运载并沉积在排气系统表面上，以提供转化有毒排放物的催化剂位置。

本领域中明显缺乏的是制造含有由非离子基态(ground state)金属或金属混合物或合金如贵金属、过渡金属或稀土金属制成的纳米颗粒的燃料添加剂的任何已知或提出的方法。

发明内容

本文公开了燃料添加剂组合物和制备和使用燃料添加剂组合物的相关方法。燃料添加剂组合物可以用作任何烃燃料的添加剂，所述燃料包括但不限于汽油、柴油、喷气燃料、丙烷、丁烷、无铅汽油(white gas)、煤、合成衍生的燃料、燃料油和船用油。

根据一些实施方案，燃料添加剂组合物可以包括：(1)容易在烃燃料中混溶的载体；和(2)多个非离子金属纳米颗粒，选自固体球形金属纳米颗粒和珊瑚状金属纳米颗粒，其中每个珊瑚状金属纳米颗粒具有不均匀的横截面和由多个非线性链连接在一起没有直角形成的球形结构。

根据一些实施方案，燃料添加剂组合物可以包括：(1)烃溶性载体；和(2)包含至少一种非离子的基态金属的多个球形和/或珊瑚形金属纳米颗粒，所述金属选自金、铂、银、钯、铑、锇、钌、铑、铼、钼、铜、铁、镍、锡、铍、钴、锑、铬、锰、锆、锡、锌、钨、钛、钒、镧、铈、其异质混合物及其合金。

根据一些实施方案，一种处理烃燃料的方法，包括将本文公开的燃料添加剂组合物加入到烃燃料中，优选一定量的燃料添加剂组合物，以产生按重量计含有约10、30或50份/十亿(“ppb”)至约10ppm的金属纳米颗粒，或约100ppb至约5ppm，或约200ppb至约1ppm，或约300ppb至约800ppb的金属纳米颗粒。烃燃料可以在车辆或电动机的燃料箱内部进行处理。或者，烃燃料可以在被包含在大型储存或分配容器中时被处理，容器的一个例子是在燃料填充设备处的储存罐。