Двигатель внутреннего сгорания с послойным распределением топливной смеси

2
2
1. Двигатель внутреннего сгорания с послойным, по меньшей мере частично, распределением топливной смеси, в котором сжигание углеводородсодержащего топлива, генерирующего пламя, испускающее фотоны, осуществляют в камере со стенкой, снабженной покрытием, содержащим оксид церия-углерод, причем указанное покрытие дополнительно содержит по меньшей мере оксиды следующих элементов: Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, при этом указанное покрытие, содержащее оксид церия-углерод с оксидами следующих элементов: Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, предназначено для регулирования образования ионов Н+ на стенке камеры, при регулировании разветвленных реакций водорода катализом использования атомов кислорода из оксидов Се, Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr для осуществления реакции с водородом Н с образованием НО на стенке камеры, при этом массовое содержание металлического элемента, выбранного из Y, Zr и их смеси, в пересчете на оксид, в общем массовом содержании металлических элементов, выбранных из Се, Pr, Nd, La, Y и Zr, в пересчете на оксид, составляет по меньшей мере 10%, преимущественно по меньшей мере 15%, предпочтительно от 16 до 40%, наиболее предпочтительно от 20 до 30%.
2. Двигатель по п. 1, в котором покрытие церий-углерод предназначено для захвата фотонов, испускаемых пламенем, имеющих длину волны от 6500 до 7500 , преимущественно для захвата от 5 до 25% фотонов с длиной волны от 6500 до 7500 , испускаемых пламенем при температуре выше 800°С.
3. Двигатель по п. 1 или 2, в котором покрытие церий - углерод предназначено для обеспечения усиленного спектра излучения фотонов по меньшей мере при температуре от 500 до 800°С, причем указанный спектр преимущественно покрывает по существу весь диапазон от приблизительно 4000  до 7500 .
4. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, каждый цикл которого включает четыре последовательные ступени, а именно, ступень впуска для загрузки камеры сгорания по меньшей мере кислородом и азотом, ступень сжатия, на которой указанные по меньшей мере кислород и азот сжимают, ступень горения в камере сгорания и ступень выпуска для выпуска газов, присутствующих в камере сгорания, при этом по меньшей мере в течение одной ступени, выбранной из группы, состоящей из ступени впуска и ступени сжатия, покрытие оксид церия-углерод, содержащее оксиды следующих элементов: Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, предназначено для поглощения атомов кислорода при температуре от 100 до 400°С.
5. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие оксид церия-углерод, включающее оксиды следующих элементов: Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, предназначено для поглощения атомов водорода по меньшей мере при температуре от 300 до 700°С.
2
⋅
5
6. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором присутствие оксидов Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, в покрытии, содержащем оксид церия-углерод, оказывает каталитическое воздействие на реакцию кислорода, находящегося в покрытии, с водородом Н и/или водородными молекулярными фрагментами с образованием воды по меньшей мере при температуре более 500°С и давлении более 3010 Па.
⋅
5
7. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором углеводородсодержащее топливо превращают в углеродсодержащие молекулярные фрагменты или молекулы и в водород и водородные молекулярные фрагменты по меньшей мере при температуре более 500°С и давлении более 2010 Па.
2
⋅
5
8. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие, содержащее оксид церия-углерод, включает достаточно оксидов Pr, La, Nd и по меньшей мере Y и/или Zr для того, чтобы по меньшей мере на 50 моль % уменьшить превращение водорода Н, контактирующего с покрытием, содержащим церий-углерод, в свободные молекулярные фрагменты Н и свободные молекулярные фрагменты ОН при температуре более 500°С и давлении более 2010 Па.
2
⋅
5
9. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие, содержащее оксид церия-углерод, включает достаточно оксидов Pr, La, Nd и по меньшей мере Y и/или Zr для того, чтобы по меньшей мере на 75 моль % уменьшить превращение водорода Н, контактирующего с покрытием, содержащим церий-углерод, в свободные молекулярные фрагменты Н и свободные молекулярные фрагменты ОН при температуре более 500°С и давлении более 2010 Па.
10. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие, содержащее церий-углерод предназначено для захвата фотонов, испускаемых пламенем, возникающим при горении углеродсодержащего топлива, и/или, преимущественно и, для генерирования, по меньшей мере рядом со стенкой, спектров покрывающих по существу непрерывно весь диапазон спектров от приблизительно 4000  до приблизительно 7500 .
11. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие, содержащее церий-углерод, предназначено для регулирования количества фотонов в камере сгорания, особенно вблизи покрытия, содержащего оксид церия-углерод, в течение по меньшей мере горения углеродсодержащего топлива, причем указанные фотоны преимущественно являются смесью фотонов, покрывающих весь диапазон спектров от приблизительно 4000  до приблизительно 7500 .
12. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие, содержащее церий-углерод, включает по меньшей мере Y и Zr, преимущественно массовое отношение Y/Zr, в пересчете на оксиды, присутствующие в каталитическом покрытии, составляет от 1:10 до 10:1, предпочтительно от 2:10 до 10:2.
13. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором покрытие, содержащее церий-углерод, включает алюминий, предпочтительно в форме его оксида или гидроксида и/или в форме алюмосиликата, при этом содержание металлического алюминия в каталитическом покрытии относительно общего массового содержания в каталитическом покрытия металлов, выбранных из Al, Се, Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, составляет от 1 до 10%.
14. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором двигатель включает цилиндры с внутренней поверхностью, содержащей алюминий, в частности с внутренней поверхностью, содержащей алюмосиликат, причем указанная поверхность по меньшей мере частично снабжена покрытием, содержащим церий-углерод
2
6
11
2
3
2
3
2
3
2
15. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором относительная масса металлов, выбранных из Се, Pr, La, Nd, Y и Zr, в пересчете соответственно на следующие оксиды: СеО, PrO, LaO, NdO, YO и ZrO покрытия, содержащего церий -углерод по отношению к общей массе указанных металлов, в пересчете на оксиды, составляет:
2
Се (в виде СеО) : от 25 до 50%, предпочтительно от 35 до 45%,
6
11
Pr (в виде PrO) : от 2 до 10%, предпочтительно от 2,5 до 6%,
2
3
La (в виде LaO) : от 15 до 37%, предпочтительно от 20 до 32%,
2
3
Nd (в виде NdO) : от 4 до 15%, предпочтительно от 5 до 13%,
2
3
Y (в виде YO) : от 5 до 15%, предпочтительно от 8 до 12%,
2
Zr (в виде ZrO) : от 5 до 25%, предпочтительно от 10 до 17%.
⋅
⋅
⋅
2
2
16. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, где катализатор, содержащий оксид церия -углерод, представляет собой катализатор, регулирующий по меньшей мере разветвленную реакцию молекулярных фрагментов Н с O на указанном катализаторе, а также регулирующий разветвленную реакцию молекулярного фрагмент О с Н на указанном катализаторе.
17. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором по меньшей мере 50% углерода, присутствующего в покрытии, содержащем оксид церия-углерод, находится в форме графеновых блоков, возможно с перекрывающимися участками.
18. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор, содержащий оксид церия-углерод, предназначен для регулирования образования частиц углерода в форме пористого графита, особенно в форме частиц графена, в камере сгорания, особенно на каталитическом покрытии, содержащем оксид церия-углерод, и/или для снижения выбросов частиц сажи из камеры сгорания.
19. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, в котором катализатор, содержащий оксид церия-углерод, предназначен для излучения в зависимости от температуры лучей с длиной волны в фиолетовой области, лучей с длиной волны в синей области, лучей с длиной волны в зеленой области, лучей с длиной волны в желтой области, а также лучей с длиной волны в красной области.
20. Двигатель по любому из предшествующих пунктов, который представляет собой двигатель внутреннего сгорания с двуслойным, по меньшей мере частично, распределением топливной смеси, имеющий предпочтительно две противоположные поверхности, снабженные катализатором, содержащим оксид церия-углерод, причем указанные противоположные поверхности преимущественно являются поверхностями поршневой головки или поверхностями двух двигающихся напротив друг друга поршневых головок.
21. Способ выработки механической энергии посредством сжигания топлива в содержащей воздух атмосфере в камере(ах) сгорания двигателя по любому из предшествующих пунктов, где катализатор, содержащий церий-углерод, подвергают циклу, включающему по меньшей мере ступень извлечения кислорода из содержащей кислород атмосферы посредством улавливания кислорода катализатором и ступень образования паров воды в катализаторе посредством реакции водорода или водородных молекулярных фрагментов.
2
2
2
6
11
2
3
2
3
2
3
2
22. Предшественник катализатора для катализатора двигателя по любому из пп. 1-20, где указанный катализатор представляет собой покрытие, содержащее оксид церия-углерод с оксидами следующих элементов: Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, и предназначен для регулирования образования ионов Н+ на стенке камеры, при регулировании разветвленных реакций водорода посредством катализа использования атомов кислорода из оксидов Се, Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr для реакции с водородом Н с получением HO на стенке камеры, причем массовое содержание металлического элемента, выбранного из Y, Zr и их смеси, в пересчете на оксид, в общем массовом содержании металлических элементов, выбранных из Се, Pr, Nd, La, Y и Zr, в пересчете на оксид, составляет по меньшей мере 10%, преимущественно по меньшей мере 15%, предпочтительно от 16 до 40%, наиболее предпочтительно от 20 до 30%, где предшественник катализатора преимущественно является таким, что относительная масса металлов, выбранных из Се, Pr, La, Nd, Y и Zr, в пересчете на оксид СеО, PrO, LaO, NdO, YO и ZrO покрытия, содержащего церий-углерод, по отношению к общей массе указанных металлов, в пересчете на оксиды, составляет:
2
Се (в виде CeO): от 25 до 50%, предпочтительно от 35 до 45%,
6
11
Pr (в виде PrO) : от 2 до 10%, предпочтительно от 2,5 до 6%
2
3
La (в виде LaO) : от 15 до 37%, предпочтительно от 20 до 32%
2
3
Nd (в виде NdO) : от 4 до 15%, предпочтительно от 5 до 13%
2
3
Y (в виде YO): от 5 до 15%, предпочтительно от 8 до 12%
2
Zr (в виде ZrO) : от 5 до 25%, предпочтительно от 10 до 17%.
23. Предшественник катализатора по п. 22, который дополнительно включает оксид алюминия и/или алюмосиликат и/или алюмофосфосиликат.
24. Предшественник катализатора по п. 22 или п. 23, который находится в форме частиц с размером менее 10 мкм, преимущественно менее 5 мкм, предпочтительно менее 200 нм.
25. Носитель катализатора, преимущественно включающий алюминий, предпочтительно выполненный из алюминиевого сплава, причем указанный носитель снабжен покрытием, содержащим оксид церия-углерод, включающим оксиды следующих элементов: Pr, Nd, La и по меньшей мере Y и/или Zr, при этом массовое содержание металлического элемента, выбранного из Y, Zr и их смеси, в пересчете на оксид, в общем массовом содержании металлических элементов, выбранных из Се, Pr, Nd, La, Y и Zr, в пересчете на оксид, составляет по меньшей мере 10%, преимущественно по меньше мере 15%, предпочтительно от 16 до 40%, наиболее предпочтительно от 20 до 30%.
26. Носитель по п. 25, где покрытие, содержащее оксид церия-углерод обладает одним или более признаками покрытия, указанными в любом из пп. 1-20.