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内燃机通用水基燃料分析检测报告新鲜出炉——封存20年的油样揭示水燃烧奥秘

2014-12-27 18:22阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1264027941

内燃机通用水基燃料分析检测报告新鲜出炉
——封存20年的油样揭示水燃烧奥秘
金龙腾飞
1994年5月，有关部门邀请发明家王洪成在北京某地进行了内燃机通用水基燃料实验。在现场认真考察了配制、燃烧、行车实验全过程，该部门领导给这种参水率为100%的内燃机通用水基燃料高度评价。
2014年9月至10月，有关人员委托航天部三院31所、中石化北京石油化工科学研究院、北京化工大学、中国石油大学对那次实验封存的1瓶油样进行了较为全面的理化分析检测。多位专家教授综合分析红外光谱、核磁共振、色谱-质朴联用出具的检测数据，揭示了该油品20年前许多不为人知的奥秘：
一、检测结果
（1）燃料性能
1、热值：45.MJ/kg（10940大卡/公斤）
2、密度：（20℃）825.7kg/m
3、冰点：
+3.6℃
4、粘度：（20℃）4.997m㎡/s
5、水分：118ppm
其中，热值和水分由航天部三院31所测定；冰点、粘度、密度由中石化北京石油化工科学研究院测定。详见附件（1）
（2）有机元素分析
元素名称 元素含量（重量%） 分析方法
碳 85.780 元素分析仪
氢 13.680 元素分析仪
硫 0.027 紫外荧光法
氮 0.012 化学发光法
氧 0.390 美国材料学会ASTM5622
详见附件（2）
（3）红外光谱：推断燃料组成和分子结构，谱图显示主要成分为甲基与亚甲基，但频率存在位移。详见附件（3）
（4）核磁共振：推断燃料组成与分子结构，谱图显示主要为甲基和亚甲基，但存在较大化学位移。详见附件（4）
（5）等离子光谱：测定无机元素，结果显示主要为钠、钾、钙、镁等元素组成。详见附件（5）
（6）色谱-质谱联用：推断燃料的分子结构，结果显示主要是十一个碳到二十个碳的直链饱和烷烃，化合物的定性主要是根据谱库中已有质谱图与所得质谱图的对比决定，所得结果如下：
产品名称 分子式
正十一烷 C11H24
正十二烷 C12H26
正十三烷 C13H28
正十四烷 C14H30
正十五烷 C15H32
正十六烷 C16H34
正十七烷 C17H36
正十八烷 C18H38
正十九烷 C19H40
正二十烷 C20H42
3-乙基-5（2-乙丁基）-18 C26H54

由十一个碳到二十个碳的定性化合物都是正构烷烃，只有C26H54是支链化合物，所有化合物均符合烷烃通式CnH2n+2。详见附件（6）
二、检测结果分析
(1) 多种检测手段证实，内燃机通用水基燃料和标准碳氢燃料有许多相似、相近、甚至相同之处：
1、作为燃料，最重要的化学性质是氧化反应——燃烧。汽油、柴油、航空煤油的热值在10200至10300大卡/公斤之间，内燃机通用水基燃料的热值为10940大卡/公斤，它们的热值十分相近。必须指出，王洪成首创的水基燃料最高热值为16410大卡/公斤，发明家根据大多数汽油发动机、柴油发动机、喷气式发动、燃气轮机的需要，特意改动膨化剂配方，研制出热值在10940大卡/公斤、适合各种内燃机使用的通用型水基燃料，这是一个了不起的燃料革命。
2、有机元素分析、红外光谱和核磁共振数据证明，其化学组成的主体成分是碳和氢，这与碳氢燃料相同。
3、由红外光谱、核磁共振，特别是色谱-质谱联用技术的运用，共同确定这种燃料是由长度不等的系列碳氢分子链组成，这和石油产品一致。
（2）内燃机通用水基燃料与普通石油燃燃料的不同之处
1、普通油品有倾点或凝点，但该燃料有冰点，只有3.6℃，与水的性能十分接近，而且结冰后仍可燃烧；
2、油品的微量元素（金属元素）主要是镍、钒、铁和铜，而该燃料则是钠、钾、钙和镁，显然不一样；
3、在油品的组成中一般烷烃占30—70%，环烷烃占20—60%，芳香烃占20%以下，而该燃料全部由正构烷烃组成；
4、正构烷烃在常温常压下，当碳数小于16时为液态，碳数大于16时为固态，而该燃料全部为正构烷烃，碳数大于16的有五个，占全部燃料的1/4，但仍为液态且粘度不大；
5、在该燃料的组成中，短链和长链产品比较少，而中等长度碳链产物则比较多，基本遵循Schu-FIory分布规律，说明该燃料是由小的链节合成的产物；
6、用该燃料和柴油作对比试验，发现该燃料几乎没有“黑炭”产物，即使用一些其性质也与柴油产生的“黑炭”性质截然不同；
7、一些正构烷烃的密度（20℃）如下：正十二烷0.7428；正十四烷0.7628；正十六烷0.7734；正十八烷
0.7818；正二十烷0.7886，都不超过0.8。而在该燃料中，主要产物是正十一烷到正二十烷，密度达到0.825，接近水的密度（1985年7月22日，哈尔滨市703所检测到的一种热值为164100大卡/公斤的水基燃料其密度是1g/cm³，与水一样）。
三、主要结论
1、在常温常压下，只需添加占比为万分之一的洪成膨化剂，就可把100吨的水直接转化为水基燃料是真实的、可靠的和科学的。通过运用多种现代分析手段获得的30余项数据证明水基燃料与碳氢燃料在元素组成、分子结构和燃烧性质方面十分相似，有的甚至相同。这是水已变成燃料的实验基础，也为水直接燃烧提供了实验证据。
2、中国环境管理干部学院教授刘福和原河北胜利客车厂厂长、原国家计委水基燃料实验生产基地负责人之一宋崇山阐释如下水基燃料理论根据：水基燃料的化学性质与碳氢燃料基本相同，而在物理性质方面则与水非常接近。这种“亦油亦水”的新型燃料其科学内涵为：燃料元素组成中的原子核仍为氢和氧的原子核，而电子构型确与氢和碳相同。其反应过程为：水中氧上非键电子的转移，导致氧上电子数与碳相同，二者成为等电子原子，氧上剩余电子将自发进行重排——包括电子变轨和原子变价（由二价变为四价），水分子转化为亚甲基等电子体，然后连接成链，成为水基燃料。这一理论得到等电子原理、化学键理论和密度泛函理论的支持，并可圆满解释水基燃料燃烧中的三个关键问题：水为什么能燃烧、水基燃料能量来源以及水中氧的去向和碳的来源。
3、水基燃料的经济、环保价值
1、原料易得，工艺简单，便于大规模生产产；
2、应用广泛，几乎可以替代现有一切能源。
3，异常便宜，至少比石油便宜一百倍。
4、属于绿色燃料——在生产中不排放废气、废渣、废水；在使用中不排放硫化物、氮化物（包括碳氢化合物和二氧化碳）。因此，可从根本上解决环境污染、雾霭和气候变化三大难题。

致谢：中国环境管理干部学院教授刘福和原河北胜利客车厂厂长、原国家计委水基燃料实验生产基地负责人之一宋崇山为本文提供原始材料。
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