JP2019001846A - Fuel additive, and fuel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炭素系ナノ材料を含む、燃料添加剤および燃料に関するものである。 The present invention relates to fuel additives and fuels containing carbon-based nanomaterials.
近年、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと表現する場合がある。）を始めとする炭素系ナノ材料は、高強度、高導電性、高熱伝導性等の優れた特性を持つことから、多くの分野から注目を集めている。かかる炭素系ナノ材料に関し、単独での利用のみならず、これを他の材料に分散させた複合材料として利用することについても種々提案されている。例えば特許文献１には、炭素繊維構造体を含む燃料油組成物が開示されている。 In recent years, carbon-based nanomaterials such as carbon nanotubes (hereinafter sometimes referred to as CNT) have excellent properties such as high strength, high conductivity, and high thermal conductivity. It attracts attention. With respect to such carbon-based nanomaterials, various proposals have been made not only for use alone but also as a composite material in which the carbon-based nanomaterial is dispersed in other materials. For example, Patent Document 1 discloses a fuel oil composition containing a carbon fiber structure.
上記特許文献１に開示されている燃料油組成物では、炭素繊維構造体が均一に分散分布され、燃焼効率を高めることができ、一定の効果を奏することができるとは思われるが、近年では、自動車のエンジンなどにおいて、燃料であるガソリンの燃焼効率をより一層向上させることが求められている。 In the fuel oil composition disclosed in Patent Document 1, it is considered that the carbon fiber structure is uniformly distributed and distributed, the combustion efficiency can be improved, and a certain effect can be achieved. Further, in automobile engines and the like, it is required to further improve the combustion efficiency of gasoline as a fuel.
そこで、本発明は、従来よりも分散性に優れた炭素系ナノ材料を包含し、燃焼効率をさらに向上させる効果を奏する燃料添加剤および燃料の提供を目的とした。 Therefore, the present invention has an object to provide a fuel additive and a fuel that include a carbon-based nanomaterial that is more dispersible than conventional ones and that has an effect of further improving combustion efficiency.
（１） 本発明の燃料添加剤は、少なくともカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、および黒鉛の中から選択される１以上の炭素系ナノ材料を有した流体を含むものである。また、前記炭素系ナノ材料を有した流体は、粒子を分散して含むことが可能な媒質である分散媒と、前記分散媒中に均一に分散する複数の前記炭素系ナノ材料とを含んでいる、ｐＨ値が２．５〜８．０のものであるとともに、前記炭素系ナノ材料表面の活性点の少なくとも一部にＯＨ基、ＣＯ基およびＣＨＯ基のうちいずれか１つ以上が修飾されていることを特徴とする。 (1) The fuel additive of the present invention includes a fluid having at least one carbon-based nanomaterial selected from carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, fullerenes, and graphite. In addition, the fluid having the carbon-based nanomaterial includes a dispersion medium that is a medium capable of dispersing and including particles, and a plurality of the carbon-based nanomaterials that are uniformly dispersed in the dispersion medium. In addition, the pH value is 2.5 to 8.0, and at least part of the active sites on the surface of the carbon-based nanomaterial is modified with any one or more of OH groups, CO groups, and CHO groups. It is characterized by.
（２） 上記（１）の燃料添加剤においては、前記炭素系ナノ材料の直径が、０．０１ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。 (2) In the fuel additive of the above (1), the carbon-based nanomaterial preferably has a diameter of 0.01 nm to 500 nm.
（３） 上記（１）の燃料添加剤においては、液状炭化水素燃料、液化ガス燃料、または固形燃料に用いるものであることが好ましい。 (3) The fuel additive of the above (1) is preferably used for liquid hydrocarbon fuel, liquefied gas fuel, or solid fuel.
（４） 上記（１）の燃料添加剤においては、前記カーボンナノチューブが、金属、金属酸化物、金属炭化物、金属硫化物、金属窒化物、ホウ酸塩金属、または合金を充填したものであってもよい。 (4) In the fuel additive of (1), the carbon nanotube is filled with a metal, a metal oxide, a metal carbide, a metal sulfide, a metal nitride, a borate metal, or an alloy. Also good.
（５） 上記（１）の燃料添加剤においては、前記分散媒が、水、または、水と有機溶媒との混合物であってもよい。 (5) In the fuel additive of (1), the dispersion medium may be water or a mixture of water and an organic solvent.
（６） 上記（５）の燃料添加剤においては、前記有機溶媒が、アルコール、スチレン、酢酸エチル、トルエン、キシレン、メチルエチルケトン、および、アセトンの中から選択される１以上の液体であってもよい。 (6) In the fuel additive of (5), the organic solvent may be one or more liquids selected from alcohol, styrene, ethyl acetate, toluene, xylene, methyl ethyl ketone, and acetone. .
（７） 上記（６）のの燃料添加剤においては、前記アルコールが、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、ｉｓｏ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉｓｏ−ブタノール、ｔ−ブタノール、ｔ−ペンタノール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、および、プロピレングリコールモノエチルエーテルの中から選択される１以上の液体であってもよい。 (7) In the fuel additive of (6), the alcohol is methanol, ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, iso-butanol, t-butanol, t-pentanol, ethylene glycol. One or more liquids selected from ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether may be used.
（８） 本発明の燃料は、上記（１）〜（７）に記載の燃料添加剤を含むことを特徴とするものである。 (8) The fuel of the present invention is characterized by including the fuel additive described in the above (1) to (7).
本発明によれば、炭素系ナノ材料を従来よりも十分に分散して包含し、従来よりも燃焼効率が高い燃料添加剤および燃料を提供できる。また、本発明の流体中の炭素系ナノ材料においては、分散安定性が優れており、長期間分散できるという効果を奏する。また、本発明の燃料添加剤および燃料が自動車エンジン用ガソリンに用いられる場合、従来よりもガソリンの燃焼効率を高めることができ、自動車の燃費の向上を図ることができる。なお、本発明の燃料添加剤および燃料は、液状炭化水素燃料、液化ガス燃料、固形燃料などの各種用途に応じて、使用することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel additive and fuel that contain carbon-based nanomaterials in a sufficiently dispersed manner and have higher combustion efficiency than before. In addition, the carbon-based nanomaterial in the fluid of the present invention has excellent dispersion stability, and has the effect of being able to be dispersed for a long period of time. In addition, when the fuel additive and fuel of the present invention are used for gasoline for automobile engines, the combustion efficiency of gasoline can be increased as compared with the conventional case, and the fuel efficiency of the automobile can be improved. In addition, the fuel additive and fuel of this invention can be used according to various uses, such as a liquid hydrocarbon fuel, a liquefied gas fuel, and a solid fuel.
続いて、本発明の一実施形態に係る燃料添加剤および燃料について、詳細に説明する。本実施形態の燃料添加剤は、少なくともカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、フラーレン、および黒鉛の中から選択される１以上の炭素系ナノ材料を有した流体を含むものであって、本実施形態の燃料は、該燃料添加剤を液状炭化水素燃料、液化ガス燃料、または固形燃料などの燃料中に混合してなるものである。 Next, the fuel additive and fuel according to one embodiment of the present invention will be described in detail. The fuel additive of the present embodiment includes a fluid having at least one carbon-based nanomaterial selected from carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, fullerenes, and graphite. The fuel in the form is obtained by mixing the fuel additive in a fuel such as a liquid hydrocarbon fuel, a liquefied gas fuel, or a solid fuel.
本実施形態における液状炭化水素燃料としては、例えば、ガソリン、灯油、軽油などが挙げられる。また、本実施形態における液化ガス燃料としては、例えば、メタンなどを主成分とする液化天然ガス（ＬＮＧ）、プロパンなどを主成分とする液化石油ガス（ＬＰＧ）などが挙げられる。なお、液化天然ガスは、シェールガスを主成分とするものであっても良い。また、本実施形態における固形燃料としては、例えば、ろうそくなどが挙げられる。 Examples of the liquid hydrocarbon fuel in the present embodiment include gasoline, kerosene, and light oil. Examples of the liquefied gas fuel in the present embodiment include liquefied natural gas (LNG) mainly containing methane and liquefied petroleum gas (LPG) mainly containing propane. The liquefied natural gas may contain shale gas as a main component. Moreover, as a solid fuel in this embodiment, a candle etc. are mentioned, for example.
本実施形態における炭素系ナノ材料は、直径が０．０１ｎｍ〜５００ｎｍ（好ましくは０．０１ｎｍ〜５０ｎｍ）であり、炭素系ナノ材料がＣＮＴの場合は多層グラファイト層を備えたものである。また、ＣＮＴを始めとする各炭素系ナノ材料の製造方法に関しては特に制限されるものではなく、公知の方法で製造できる。例えば、ＣＮＴの場合、炭素含有ガスを触媒と接触させる熱分解法、炭素棒間にてアーク放電を発生させてなるアーク放電法、カーボンターゲットにレーザーを照射するレーザー蒸発法、金属微粒子の存在下で炭素源のガスを高温で反応させるＣＶＤ法、一酸化炭素を高圧下で分解するＨｉＰｃｏ法等のいずれでも良い。また、金属、金属酸化物、金属炭化物、金属硫化物、金属窒化物、ホウ酸塩金属、または合金を充填されてなる炭素系ナノ材料であっても良い。また、上記多層グラファイト層に、窒素、ホウ素、リン、または硫黄原子がドープされていても良い。 The carbon-based nanomaterial in the present embodiment has a diameter of 0.01 nm to 500 nm (preferably 0.01 nm to 50 nm), and includes a multilayer graphite layer when the carbon-based nanomaterial is CNT. Moreover, it does not restrict | limit especially regarding the manufacturing method of each carbon type nanomaterial including CNT, It can manufacture by a well-known method. For example, in the case of CNTs, a pyrolysis method in which a carbon-containing gas is brought into contact with a catalyst, an arc discharge method in which an arc discharge is generated between carbon rods, a laser evaporation method in which a carbon target is irradiated with a laser, in the presence of metal fine particles The CVD method in which the carbon source gas is reacted at a high temperature and the HiPco method in which carbon monoxide is decomposed under high pressure may be used. Further, it may be a carbon-based nanomaterial filled with metal, metal oxide, metal carbide, metal sulfide, metal nitride, borate metal, or alloy. Further, the multilayer graphite layer may be doped with nitrogen, boron, phosphorus, or sulfur atoms.
本実施形態の燃料は、後述する分散媒および上記炭素系ナノ材料を有したｐＨ２．５〜ｐＨ８．０の流体を燃料に混合したものが好ましい。該流体中の炭素系ナノ材料の割合は、０．０１質量％〜１０質量％程度に調整されていることが好ましい。なお、後述する分散剤については、必要に応じて使用して良い。 The fuel of this embodiment is preferably a mixture of a fluid of pH 2.5 to pH 8.0 having a dispersion medium described later and the carbon-based nanomaterial described above. The proportion of the carbon-based nanomaterial in the fluid is preferably adjusted to about 0.01% by mass to 10% by mass. In addition, you may use the dispersing agent mentioned later as needed.
上記流体における分散媒としては、炭素系ナノ材料と反応せずに、分散剤を用いた場合でも該分散剤とともに安定した溶媒である。具体的には、水、または、水と水溶性有機溶媒のいずれか一種以上とからなる混合溶媒でも良い。 The dispersion medium in the fluid is a solvent that does not react with the carbon-based nanomaterial and is stable with the dispersant even when a dispersant is used. Specifically, water or a mixed solvent composed of one or more of water and a water-soluble organic solvent may be used.
また、本実施形態における流体中の炭素系ナノ材料の表面の活性点（欠陥）の少なくとも一部には、ＯＨ基、ＣＯ基およびＣＨＯ基のうちいずれか１つ以上が修飾されている。これにより、水素結合を利用することができるので、該炭素系ナノ材料の分散媒中への分散性を高めることができる。特に、水を分散媒として利用した場合、顕著である。 In addition, at least a part of the active sites (defects) on the surface of the carbon-based nanomaterial in the fluid in the present embodiment is modified with any one or more of OH groups, CO groups, and CHO groups. Thereby, since a hydrogen bond can be utilized, the dispersibility in the dispersion medium of this carbon-type nanomaterial can be improved. This is particularly noticeable when water is used as a dispersion medium.
上記水溶性有機溶媒としては、アルコール類（メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、セカンダリーブタノール、ターシャリーブタノール、ベンジルアルコールなど）、多価アルコール類（エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ブチレングリコール、ヘキサンジオール、ペンタンジオール、グリセリン、ヘキサントリオール、チオジグリコールなど）、多価アルコールエーテル類（例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテルなど）、アミン類（エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ−エチルジエタノールアミン、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、エチレンジアミン、ジエチレンジアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ポリエチレンイミン、ペンタメチルジエチレントリアミン、テトラメチルプロピレンジアミンなど）、アミド類（ホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドなど）、複素環類（２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、２−オキサゾリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンなど）、スルホキシド類（ジメチルスルホキシドなど）、スルホン類（スルホランなど）、低級ケトン類（アセトン、メチルエチルケトンなど）、その他、テトラヒドロフラン、尿素、アセトニトリルなどを使用することができる。 Examples of the water-soluble organic solvent include alcohols (methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, secondary butanol, tertiary butanol, benzyl alcohol, etc.), polyhydric alcohols (ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, Polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, polypropylene glycol, butylene glycol, hexanediol, pentanediol, glycerin, hexanetriol, thiodiglycol, etc.), polyhydric alcohol ethers (eg, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl) Ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monome Ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monomethyl ether acetate, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol mono Butyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, propylene glycol monophenyl ether, etc.), amines (ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, morpholine, N-ethylmorpholine, ethylenediamine, ethylene Diamine, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, polyethyleneimine, pentamethyldiethylenetriamine, tetramethylpropylenediamine, etc.), amides (formamide, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, etc.), heterocyclic rings ( 2-pyrrolidone, N-methyl-2-pyrrolidone, cyclohexyl pyrrolidone, 2-oxazolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, etc.), sulfoxides (dimethylsulfoxide etc.), sulfones (sulfolane etc.), lower ketones Others (acetone, methyl ethyl ketone, etc.), tetrahydrofuran, urea, acetonitrile, etc. can be used.
流体に必要に応じて使用する分散剤としては、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸アルカリ金属塩等の水溶性樹脂、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロース類が好ましく、さらにカルボキシメチルセルロースが好ましい。これらの水溶性樹脂および／またはセルロース類を採用した場合には、他の分散剤を併用することも可能である。ここで、分散媒に含有される分散剤の濃度は、含有される分散質である炭素系ナノ材料の量によっても異なるが、炭素系ナノ材料が溶媒に充分になじむ程度の濃度であることが必要である。 Dispersants used as needed in the fluid include water-soluble resins such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid alkali metal salts, carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, hydroxypropyl Celluloses such as methylcellulose are preferred, and carboxymethylcellulose is more preferred. When these water-soluble resins and / or celluloses are employed, other dispersants can be used in combination. Here, the concentration of the dispersant contained in the dispersion medium varies depending on the amount of the carbon-based nanomaterial as the dispersoid contained, but the concentration of the carbon-based nanomaterial may be sufficiently adjusted to the solvent. is necessary.
なお、上記の水溶性樹脂および／またはセルロース類を併用可能なその他分散剤としては、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等の分散性向上作用を有する公知の分散剤を使用できる。 In addition, as other dispersants that can be used in combination with the above water-soluble resin and / or celluloses, an anionic surfactant, a cationic surfactant, a nonionic surfactant, an amphoteric surfactant, and the like are improved in dispersibility. A known dispersant having the following can be used.
アニオン性界面活性剤としては、芳香族スルホン酸系界面活性剤（ドデシルベンゼンスルホン酸等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、ドデシルフェニルエーテルスルホン酸塩等）、モノソープ系アニオン性界面活性剤、エーテルサルフェート系界面活性剤、フォスフェート系界面活性剤、カルボン酸系界面活性剤などである。コール酸、オレイン酸なども好適に使用でき、アニオン性官能基を有する糖類であるアルギン酸、コンドロイチン硫酸、ヒアルロン酸等はそのまま好適に使用でき、シクロデキストリンなどはアニオン性官能基で修飾することによって使用することが可能である。エステル基を有するポリマー、オリゴマーは、エステル部分を加水分解してアニオン性官能基に変換して使用することも可能である。 Anionic surfactants include aromatic sulfonic acid surfactants (alkyl benzene sulfonates such as dodecyl benzene sulfonic acid, dodecyl phenyl ether sulfonates, etc.), monosoap anionic surfactants, ether sulfate interfaces Activators, phosphate surfactants, carboxylic acid surfactants, and the like. Cholic acid, oleic acid and the like can also be suitably used, and saccharides having anionic functional groups such as alginic acid, chondroitin sulfate and hyaluronic acid can be suitably used as they are, and cyclodextrins and the like can be used by modifying them with anionic functional groups. Is possible. The polymer or oligomer having an ester group can be used by hydrolyzing the ester moiety to convert it into an anionic functional group.
カチオン性界面活性剤としては、第４級アルキルアンモニウム塩、アルキルピリジニウム塩、アルキルアミン塩等のカチオン性界面活性剤、ポリエチレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ポリビニルピリジン、ポリアクリルアミド等のカチオン性基を有する化合物である。 Cationic surfactants include cationic surfactants such as quaternary alkylammonium salts, alkylpyridinium salts, and alkylamine salts, and cationic groups such as polyethyleneimine, polyvinylamine, polyallylamine, polyvinylpyridine, and polyacrylamide. It is a compound that has.
ノニオン性界面活性剤としては、エーテル系（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル等）およびエステル系（ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンジステアレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ポリオキシエチレンモノオレエート、ポリオキシエチレンステアレート等）、ソルビトールおよびグリセリン等の多価アルコール脂肪酸のアルキルエーテルおよびアルキルエステル、アミノアルコール脂肪酸アミド等を使用できる。 Nonionic surfactants include ethers (polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene dodecyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene lauryl ether). , Polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyalkylene alkyl ether, etc.) and ester type (polyoxyethylene oleate, polyoxyethylene distearate, sorbitan laurate, sorbitan monostearate, sorbitan monooleate, sorbitan sesquioleate, Polyoxyethylene monooleate, polyoxyethylene stearate, etc.), polyhydric alcohol fats such as sorbitol and glycerin Alkyl ethers and alkyl esters of the acids, the amino alcohol fatty acid amides can be used.
両性界面活性剤としてはアルキルベタイン系界面活性剤（ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、プロピルジメチルアミノ酢酸ベタイン）、スルホベタイン系界面活性剤、アミンオキサイド系界面活性剤を使用することができる。 As amphoteric surfactants, alkylbetaine surfactants (lauryldimethylaminoacetic acid betaine, 2-alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazolinium betaine, propyldimethylaminoacetic acid betaine), sulfobetaine surfactants An amine oxide surfactant can be used.
また、流体に配合が可能な他の成分としては、各種の水溶性樹脂、水分散性樹脂、タンパク質等の生体内の高分子等、炭素系ナノ材料の用途に応じて必要な成分を配合することが可能である。 In addition, as other components that can be blended in the fluid, various components such as various water-soluble resins, water-dispersible resins, and in vivo polymers such as proteins are blended according to the use of the carbon-based nanomaterial. It is possible.
（燃料添加剤および燃料の製造方法）
次に、炭素系ナノ材料の一例としてＣＮＴを用いて、本実施形態に係るＣＮＴを有した流体を含む燃料添加剤の製造方法、および、本実施形態に係る燃料の製造方法について説明する。以下、本実施形態に係るＣＮＴを有した流体を含む燃料添加剤の製造工程を示し、詳細に説明する。本実施形態の燃料添加剤の製造工程においては、ＣＮＴを原料とし、最終製品として、ＣＮＴの分散安定性が優れているものを得ることができる。
(Fuel additive and fuel production method)
Next, using CNT as an example of a carbon-based nanomaterial, a method for manufacturing a fuel additive including a fluid having CNT according to the present embodiment and a method for manufacturing a fuel according to the present embodiment will be described. Hereinafter, the manufacturing process of the fuel additive containing the fluid having CNT according to the present embodiment will be shown and described in detail. In the manufacturing process of the fuel additive of the present embodiment, CNT is used as a raw material, and a final product having excellent CNT dispersion stability can be obtained.
まず、ＣＮＴ粉末と硫酸とを少量ずつ所定の割合で混合撹拌し、混合液を生成する（工程Ｓ１）。続いて、この混合液に所定の割合で硝酸を混合し撹拌する（工程Ｓ２）。その後、十分に煮沸するまで該混合液を加熱（工程Ｓ３）した後、加熱を止め、冷却する（工程Ｓ４）。続いて、該混合液をｐＨ１２〜１３のアルカリ水溶液で希釈してｐＨ値を調整（工程Ｓ５）した後、さらに大気中において冷却する（工程Ｓ６）。該混合液を十分に冷却した後、該混合液をろ過して、ろ過水を取り出す（工程Ｓ７）。そして、該混合液を水で希釈する（工程Ｓ８）。ここで、工程Ｓ７および工程Ｓ８については、さらに１回以上繰り返しても良い。続いて、遠心分離機を用いて該混合液をろ過（工程Ｓ９）した後、さらに超音波洗浄機を用いてろ過を行う（工程Ｓ１０）。ここで、工程Ｓ９および工程Ｓ１０については、それぞれさらに１回以上繰り返してもいいし、工程Ｓ９または工程Ｓ１０のいずれか一方のみをさらに１回以上繰り返してもよい。続いて、水で希釈して、所定の濃度に調整することで、本実施形態に係るＣＮＴを有した流体を含む燃料添加剤は完成する。その後、燃料に該燃料添加剤を添加した後に撹拌し、該燃料と、該燃料添加剤と、所定量の上述した分散媒とを混合することによって、本実施形態に係る燃料を得る。なお、一変形例として、ＣＮＴ表面への官能基の形成は、水中においてＣＮＴ表面をプラズマ処理することによって得ても良い。また、上記製造方法では、ＣＮＴの調整を行ったが、市販品のＣＮＴを調整せずに、そのまま用いても良い。 First, a small amount of CNT powder and sulfuric acid are mixed and stirred at a predetermined ratio to generate a mixed solution (step S1). Subsequently, nitric acid is mixed in the mixed solution at a predetermined ratio and stirred (step S2). Then, after heating this liquid mixture until it fully boils (process S3), heating is stopped and it cools (process S4). Subsequently, the mixed solution is diluted with an alkaline aqueous solution having a pH of 12 to 13 to adjust the pH value (step S5), and further cooled in the atmosphere (step S6). After sufficiently cooling the mixed solution, the mixed solution is filtered to take out filtered water (step S7). And this liquid mixture is diluted with water (process S8). Here, step S7 and step S8 may be further repeated once or more. Then, after filtering this liquid mixture using a centrifuge (process S9), it filters using an ultrasonic cleaner further (process S10). Here, each of step S9 and step S10 may be repeated one more times, or only one of step S9 or step S10 may be repeated one more time. Subsequently, the fuel additive containing a fluid having CNTs according to the present embodiment is completed by diluting with water and adjusting to a predetermined concentration. Thereafter, the fuel additive is added to the fuel and then stirred, and the fuel, the fuel additive, and a predetermined amount of the above-described dispersion medium are mixed to obtain the fuel according to the present embodiment. As a modification, the formation of the functional group on the CNT surface may be obtained by plasma treatment of the CNT surface in water. Moreover, in the said manufacturing method, although CNT was adjusted, you may use as it is, without adjusting commercially available CNT.
また、一変形例として、本実施形態に係るＣＮＴを有した流体を含む燃料添加剤には、必要に応じて、上述した分散媒または／および分散剤を加えて、該燃料添加剤をさらに調整しても良い。また、本実施形態の燃料には、必要に応じて他の成分を添加しても良い。他の成分としては、シリコン、ソルベントナフサ、尿素、飽和炭化水素、飽和炭化水素系化合物、モリブデン化合物、有機モリブデン化合物などが挙げられる。 As a modification, the fuel additive containing the fluid having CNTs according to the present embodiment is further adjusted by adding the above-described dispersion medium or / and dispersant as necessary. You may do it. Moreover, you may add another component to the fuel of this embodiment as needed. Examples of other components include silicon, solvent naphtha, urea, saturated hydrocarbons, saturated hydrocarbon compounds, molybdenum compounds, and organic molybdenum compounds.
本実施形態によれば、カーボンナノチューブなどの炭素系ナノ材料を従来よりも十分に分散して包含し、従来よりも燃焼効率が高い燃料添加剤および燃料を提供できる。また、本発明の流体中のカーボンナノチューブなどの炭素系ナノ材料においては、分散安定性が優れており、長期間分散できるという効果を奏する。また、本発明の燃料添加剤および燃料が自動車エンジン用ガソリンに用いられる場合、従来よりもガソリンの燃焼効率を高めることができ、自動車の燃費の向上を図ることができる。なお、本発明の燃料添加剤および燃料は、液状炭化水素燃料、液化ガス燃料、または固形燃料などの各種用途に応じて、使用することができる。
According to the present embodiment, it is possible to provide a fuel additive and a fuel that contain carbon-based nanomaterials such as carbon nanotubes in a sufficiently dispersed manner and have higher combustion efficiency than before. In addition, the carbon-based nanomaterials such as carbon nanotubes in the fluid of the present invention have excellent dispersion stability and can be dispersed for a long time. In addition, when the fuel additive and fuel of the present invention are used for gasoline for automobile engines, the combustion efficiency of gasoline can be increased as compared with the conventional case, and the fuel efficiency of the automobile can be improved. In addition, the fuel additive and fuel of this invention can be used according to various uses, such as a liquid hydrocarbon fuel, a liquefied gas fuel, or a solid fuel.
Claims (8)
前記炭素系ナノ材料を有した流体が、粒子を分散して含むことが可能な媒質である分散媒と、前記分散媒中に均一に分散する複数の前記炭素系ナノ材料とを含んでいる、ｐＨ値が２．５〜８．０のものであり、
前記炭素系ナノ材料表面の活性点の少なくとも一部にＯＨ基、ＣＯ基およびＣＨＯ基のうちいずれか１つ以上が修飾されていることを特徴とする燃料添加剤。 A fuel additive comprising a fluid having at least one carbon-based nanomaterial selected from carbon nanotubes, carbon nanofibers, carbon nanohorns, fullerenes, and graphite,
The fluid having the carbon-based nanomaterial includes a dispersion medium that is a medium capable of dispersing and including particles, and a plurality of the carbon-based nanomaterials that are uniformly dispersed in the dispersion medium. the pH value is 2.5-8.0,
One or more of OH groups, CO groups, and CHO groups are modified in at least a part of the active sites on the surface of the carbon-based nanomaterial.
A fuel comprising the fuel additive according to claim 1.
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