(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池のＣＯ除去装置などをマイクロリアクタで構成する場合に用いられるステンレス鋼系材料に関して、その単位体積当たりの表面をより一層増大させる方法を提供する。【解決手段】ステンレス鋼系材料の処理方法は、少なくとも水とアルコールを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液１０５を収容した容器１０１中で、ステンレス鋼系材料１０３をアノードとし、金属板１０４をカソードとして、ＤＣ電源１０２により直流電圧を印加し、ステンレス鋼系材料１０３の少なくとも一部の領域を電解エッチングする工程を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水とアルコールを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液を用いて、ステンレス鋼系材料の少なくとも一部の領域を電解エッチングする工程を含むことを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法。
【請求項２】
請求項１記載のステンレス鋼系材料の処理方法において、
前記電解エッチングする工程は、前記電解エッチングを前記ステンレス鋼系材料に少なくとも貫通孔が形成されるように行うことを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のステンレス鋼系材料の処理方法において、
前記電解エッチングする工程の後に、前記ステンレス鋼系材料の前記領域に触媒活性成分を担持する工程を含むことを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法。
【請求項４】
請求項３記載のステンレス鋼系材料の処理方法において、
前記電解エッチングする工程の後に、前記触媒活性成分を担持させる前に、前記ステンレス鋼系材料を硝酸溶液に浸漬する工程を含むことを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載のステンレス鋼系材料の処理方法において、
前記電解エッチングする工程の後に、前記触媒活性成分を担持させる前に、前記ステンレス鋼系材料を熱処理する工程を含むことを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のステンレス鋼系材料の処理方法において、
前記アルコールがエタノールであることを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の処理方法により処理されたことを特徴とするステンレス鋼系材料。
【請求項８】
反応物が流れる流路を形成する基体を備え、
前記基体は、少なくとも水とアルコールとを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液を用いて、少なくとも一部の領域が電解エッチングされ、当該領域に触媒活性成分が担持されたステンレス鋼系材料を含むことを特徴とする反応器。
【請求項９】
請求項８記載の反応器において、
前記ステンレス鋼系材料は、貫通孔を有することを特徴とする反応器。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の反応器において、
前記アルコールがエタノールであることを特徴とする反応器。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか一項に記載の反応器である、燃料及び水の反応で水素を生成する改質器と、前記改質器で生成された水素と酸素との反応により電力を生成する燃料電池とを有することを特徴とする燃料電池装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼系材料の処理方法、ステンレス鋼系材料、反応器及び燃料電池装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー変換効率が高く、クリーンな電源として、水素を燃料とする燃料電池が自動車や携帯機器などに応用され始めている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素を電気化学的に反応させて、化学エネルギーから電気エネルギーを直接取り出す装置である。
燃料電池に用いる燃料としては水素が挙げられるが、常温で気体であることによる取り扱いや貯蔵が難しいといった問題がある。アルコール類及びガソリンなどの液体燃料を用いる場合には、液体燃料を気化させる蒸発器、液体燃料と高温の水蒸気を反応させることによって発電に必要な水素を取り出す改質器、改質反応の副産物である一酸化炭素を除去するＣＯ除去器等の反応装置が必要となる。
【０００３】
近年では、上記反応装置として、マイクロリアクタと呼ばれる小型反応装置が開発・実用化されてきている。マイクロリアクタを用いた化学反応は、反応装置全体が小さいため、熱交換率が極めて高く、温度制御が効率良く行えるという利点がある。そのため、精密な温度制御を必要とする反応や急激な加熱又は冷却を必要とする反応でも比較的容易に反応制御を行うことができることから、マイクロ領域での化学反応実験や、薬品の開発、人工臓器の開発、ゲノム・ＤＮＡ解析ツール、マイクロ流体工学の基礎解析ツールなどにも利用されている。
【０００４】
マイクロリアクタは、微細な溝が形成された基板を複数接合したものであり、その溝が反応流路となる（例えば特許文献１参照）。反応流路としての溝は、例えば、ドライエッチング法や、ウエットエッチング法、サンドブラスト法、機械切削加工などにより形成されている。
また、各反応流路の内壁面には、反応を促進させるための触媒活性成分が固着されている。触媒活性成分の固着法としては、例えば、ハケ等を用いた直接塗布法や、スプレー塗布法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スパッタ法などが挙げられる。
【０００５】
近年、低コスト化、熱効率の向上などを睨み金属材料により、マイクロリアクタを作成する試みもなされている。なかでも、ステンレス鋼系材料は、比較的低価格でありながら、耐熱性、耐食性に優れ、マイクロリアクタの構成材料として広く用いられている。
【０００６】
一方、近年においては、触媒を担持する基体として使用可能なステンレス鋼系材料に対して電解エッチングを施すことで、その表面に凹凸を形成する技術が開発されている（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７４４１７号公報
【非特許文献１】「電解エッチングによる耐熱・耐食合金等の微細加工技術」，峯田  貴，ツールエンジニア，ｐ９６−１００（２００２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、触媒を担持する基体として、上述のようなステンレス鋼系材料を用いる場合、単位体積当たりの表面積をより一層増大することにより、単位体積当たりの触媒担持量を増大することができる。
本発明の課題は、ステンレス鋼系材料の単位体積当たりの表面をより一層増大することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、本発明の一の態様によれば、
少なくとも水とアルコールを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液を用いて、ステンレス鋼系材料の少なくとも一部の領域を電解エッチングする工程を含むことを特徴とするステンレス鋼系材料の処理方法が提供される。
【０００９】
好ましくは、前記電解エッチングする工程は、前記電解エッチングを前記ステンレス鋼系材料に少なくとも貫通孔が形成されるように行う。
好ましくは、前記電解エッチングする工程の後に、前記ステンレス鋼系材料の前記領域に触媒活性成分を担持する工程を含む。
好ましくは、前記電解エッチングする工程の後に、前記触媒活性成分を担持させる前に、前記ステンレス鋼系材料を硝酸溶液に浸漬する工程を含む。
好ましくは、前記電解エッチングする工程の後に、前記触媒活性成分を担持させる前に、前記ステンレス鋼系材料を熱処理する工程を含む。
好ましくは、前記アルコールがエタノールである。
【００１０】
また、本発明の他の態様によれば、
少なくとも水とアルコールを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液を用いて、ステンレス鋼系材料の少なくとも一部の領域を電解エッチングする工程を含むステンレス鋼系材料の処理方法により処理されたことを特徴とするステンレス鋼系材料が提供される。
【００１１】
また、本発明の他の態様によれば、
反応物が流れる流路を形成する基体を備え、
前記基体は、少なくとも水とアルコールとを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液を用いて、少なくとも一部の領域が電解エッチングされ、当該領域に触媒活性成分が担持されたステンレス鋼系材料を含むことを特徴とする反応器が提供される。
【００１２】
好ましくは、前記ステンレス鋼系材料は、貫通孔を有する。
好ましくは、前記アルコールがエタノールである。
【００１３】
また、本発明の他の態様によれば、
反応物が流れる流路を形成する基体を備え、前記基体は、少なくとも水とアルコールとを含有する混合液を溶媒とし、塩化リチウムを溶質とする電解液を用いて、少なくとも一部の領域が電解エッチングされ、当該領域に触媒活性成分が担持されたステンレス鋼系材料を含むことを特徴とする反応器である、燃料及び水の反応により水素を生成する改質器と、前記改質器で生成された水素と酸素との反応により電力を生成する燃料電池とを有することを特徴とする燃料電池装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ステンレス鋼系材料の単位体積当たりの表面積をより一層増大することができ、ひいては、触媒を担持する基体としてステンレス鋼系材料を用いる場合、単位体積当たりの触媒担持量を増大することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１６】
図１は、反応器１を示した分解斜視図である。図１に示すように、反応器１の本体２は、一面で開口した箱体３と、箱体３の開口を閉塞する底板４と、箱体３及び底板４によって形成された内部空間に収容され、その内部空間を仕切る複数の仕切板（触媒）１１〜１７と、を備える。箱体３、底板４は、ステンレス鋼といった金属材料からなる。なお、仕切板１１〜１７についての詳細は後述するが、ステンレス鋼系材料からなる基体の表面に触媒活性成分が担持されたものである。
【００１７】
インレットポート５が底板４の四つ角のうち１つの角４１の近傍に形成され、アウトレットポート６がその隣の角４２に形成されている。インレットポート５、アウトレットポート６は底板４を貫通した穴である。
【００１８】
仕切板１１〜１７がＬ字状に折り曲げられており、これによりフランジ２１〜２５が仕切板１１〜１７の一辺に形成されている。フランジ２１〜２７（フランジ２６，２７については不図示）が底板４の一方の面に接合されることによって、仕切板１１〜１７が底板４に対して略直角に立った状態で底板４の一方の面に設けられている。
【００１９】
仕切板１１〜１７は底板４の四辺４３〜４６のうち向かい合う２つの辺４５，４６に平行となるように配置されている。また、仕切板１１〜１４はそれらと平行でない１つの辺４３寄りに設けられ、仕切板１５〜１７がその辺４３の対辺４４寄りに設けられ、仕切板１１〜１４と仕切板１５〜１７が互い違いに配置されている。
【００２０】
反応器１は、仕切板１１〜１７が箱体３に入り込むようにして、底板４が箱体３の開口を塞ぎ、底板４が箱体３に接合されている。仕切板１１〜１４における底板４に対して直角な辺のうち底板４の辺４３に近い方の辺が箱体３の４つの側壁のうち底板４の辺４３に沿って配置された１つ側壁３１に当接し、底板４の辺４４に近い方の辺が底板４の辺４４に沿って配置された対向の側壁３２から離れている。一方、仕切板１５〜１７における底板４に対して直角な辺のうち底板４の辺４４に近い方の辺が側壁３２に当接し、底板４の辺４３に近い方の辺が側壁３１から離れている。仕切板１１〜１４のうち側壁３１と当接する辺と側壁３１は、接合されていてもよい。仕切板１５〜１７のうち側壁３２と当接する辺と側壁３２も同様である。
【００２１】
箱体３及び底板４によって包囲された内部空間が仕切板１１〜１７によって仕切られることによって、その内部空間に流路７０が形成される。仕切板１１〜１４と仕切板１５〜１７が互い違いに配置されているので、内部の流路７０は蛇行した流路である。
【００２２】
仕切板１１〜１７における底板４の辺４５，４６に対して平行な２つの主面には、触媒領域７がそれぞれ形成されている。触媒領域７には、触媒活性成分７１がそれぞれ担持されている。触媒活性成分７１の組成物は反応器１の用途に応じたものである。例えば、反応器１が燃料と水の混合気から水素を含む改質ガスを生成する改質器である場合には、触媒活性成分７１はＰｄ／ＺｎＯ系触媒又はＣｕ／ＺｎＯ系触媒である。また、反応器１が改質ガス中に混じった一酸化炭素を優先的に酸化させる選択酸化反応器である場合には、触媒活性成分７１は白金系触媒である。そして、反応器１が燃料や水素を燃焼させる燃焼器である場合には、触媒活性成分７１は白金系触媒又はＡｌ２０３系触媒である。
【００２３】
なお、必要に応じて反応器本体２に加熱器を設け、反応器本体２が加熱器によって加熱されるものとしてもよい。加熱器としては、電熱ヒータ、燃焼器、バーナ等を用いる。
また、反応器本体２が剛性のある真空パッケージ内に収容され、反応器本体２の外面が真空パッケージの内面から離れるように設けられてもよい。このような真空パッケージ内に反応器本体２が収容されることで、反応器本体２の放熱等を防止することができる。この場合、仕切板１１〜１４における底板４に対して直角な辺のうち底板４の辺４３に近い方の辺と側壁３１とを近接させて、この間の距離が、他方の辺と側壁３２との距離よりも小さくする。この場合、仕切板１１〜１４における底板４に対して直角な辺のうち底板４の辺４３に近い方の辺と側壁３２との間が、より多くの反応物が流れる主流路となり、逆側が、より少ない反応物が流れる副流路となる。仕切板１５〜１７については、逆である。
【００２４】
続いて、この反応器１の使用方法について説明する。
インレットポート５を通じて反応器本体２の内部に反応物を流し込むと、反応物が本体２内の蛇行流路に沿って流動する。反応物が触媒活性成分７１に接触すると、触媒反応が起こり、生成物が生成される。生成物がアウトレットポート６を通じて反応器本体２の外に流出する。
【００２５】
なお、これら触媒活性成分７１の間で組成物が異なっていてもよい。複数種類の組成物が用いられると、複数種の化学反応が起こる。例えば、内部の蛇行流路のうちインレットポート５寄りでは触媒活性成分７１の組成物をＰｄ／ＺｎＯ系触媒又はＣｕ／ＺｎＯ系触媒とし、アウトレットポート６寄りでは触媒活性成分７１の組成物を白金系触媒とする。このようにすれば、反応物として水と燃料の蒸気が蛇行流路を流れている際には、インレットポート５寄りでは水素が生成される改質反応が起こり、アウトレットポート６寄りでは、選択酸化反応が起こる。この場合、インレットポート５とアウトレットポート６のほかに、更にインレットポートを蛇行流路の中途部に設け、酸化剤としての空気をそのインレットポートから流路７０に流し込むようにする。
【００２６】
［仕切板（触媒）の製造方法］
次に、本発明に係る触媒としての仕切板１１〜１７の製造方法について説明する。この製造方法には、仕切板１１〜１７の基体を多孔質化する多孔質化処理と、その処理工程後に仕切板１１〜１７に対して触媒活性成分７１を担持させる担持処理とが含まれている。以下順番に説明する。
【００２７】
［多孔質化処理］
この多孔質化処理は、本発明に係るステンレス綱系材料の処理方法であり、触媒担持体の製造方法でもある。図２は、ステンレス綱系材料の処理工程で用いられるエッチング装置の概略構成を示す概念図である。図２に示すように、エッチング装置１００には、容器１０１と、ＤＣ電源１０２とが備えられている。ＤＣ電源１０２のアノード側には、ステンレス綱系材料からなるエッチングされる部材としての基体１０３が、カソード側にも例えばステンレス綱系材料からなる金属板１０４が接続されている。容器１０１内には基体１０３と金属板１０４とが対向するように収容されていて、これらが浸かるように電解液１０５が収容されている。
【００２８】
電解液１０５は、アルコール（例えばエタノール）と水とを溶媒にして、所定量の塩化リチウムを溶解させたものである。エタノールと水とを溶媒とすればより効果的な電解エッチングが可能となる。ここで、電解液１０５における水の割合は全溶媒に対して０．２〜０．８の範囲内に収まっていることが好ましい。この水の割合が、０．２〜０．８の範囲内に収まっていれば、投入電力量を効率化することが可能であるとともに、孔の大きさや分布を制御することもできる。
基体１０３は、仕切板１１〜１７となるものであり、電解液１０５に浸される前には、触媒領域７以外の領域は電解液１０５に接触しないようにシールされている。
【００２９】
そして、電解液１０５内で基体１０３と金属板１０４とが対向配置されてから、ＤＣ電源１０２により、基体１０３と金属板１０４間に直流電圧を印加する。これにより、基体１０３の表面、具体的には触媒領域７となる部分の表面が電解エッチングにより、多孔質化される。上述の処理によって得られた多孔質化された基体１０３を触媒担持体として使用できる。
【００３０】
［担持処理］
担持処理では、まず、触媒活性成分が分散した懸濁液を調製する。つまり、触媒活性成分とアルミナゾルと増粘剤を混合してスラリー状にして、懸濁液を得る。触媒活性成分はＰｄ／ＺｎＯ、Ｃｕ／ＺｎＯ又は貴金属（例えば、Ｐｔ）、Ａｌ２０３である。また、触媒活性成分が１０に対して、アルミナゾルが１、増粘剤が４０の比率とすることが好ましいが、特にこのような比率に限られるものではない。
【００３１】
調製した懸濁液を周知の塗布法により各触媒領域７に塗布する。懸濁液を塗布した後、触媒領域７の懸濁液を自然乾燥させ、仕切板１１〜１７の反対面にも懸濁液を塗布し、その懸濁液を自然乾燥させる。その後、懸濁液の乾燥物を焼成すると、触媒活性成分７１が担持された仕切板１１〜１７が出来上がる。図３は触媒活性成分７１が担持された仕切板１１〜１７の断面図である。この図３に示すように触媒活性成分７１は、多孔質化処理で形成された孔７７内にまで浸透し担持されることになる。なお、触媒活性成分７１によっては焼成を行わなくてもよい。
【００３２】
本実施形態によれば、触媒担持体であるステンレス鋼系材料（基体１０３）の表面が多孔質化されているので、従来の微細流路と異なり、その表面のみならず、材料の厚さ方向についても全体に広く分布した孔を形成することができる。これにより、従来と比べて、より大きな表面積を触媒担持領域として利用することができ、より多くの触媒活性成分７１を担持することができる。また、アンカー効果により、触媒活性成分７１の付着強度が向上し、触媒活性成分７１の剥離を防止することができる。
特に、上記の電解エッチングをステンレス綱系材料に施せば、基体１０３に貫通孔を形成することもできる。貫通孔であれば、それだけ触媒活性成分の搭載面積を広くすることができ、より多くの触媒活性成分を担持することが可能となる。
【００３３】
なお、上記実施形態では、ステンレス綱系材料に対して多孔質化処理を施した直後に、担持処理を施す場合を例示して説明したが、多孔質化処理の電解エッチング後であって触媒活性成分を担持させる前に、ステンレス綱系材料を硝酸溶液に浸漬することが好ましい。これにより、局所的に除去された不動態被膜を効果的に修復することが可能となる。
【００３４】
さらに、多孔質化処理の電解エッチング後であって触媒活性成分を担持させる前に、ステンレス綱系材料に対して熱処理を施すことも好ましい。この熱処理によっても、局所的に除去された不動態被膜を効果的に修復することが可能となる。
【００３５】
また、断面表面積の拡大により、熱交換をより円滑・効果的に行うことができる。このため、多孔質化処理されたステンレス鋼系材料は、放熱用のフィンとしても利用可能である。ステンレス鋼系材料をフィンとして用いる場合、フィンの単位体積当たりの表面積をより一層増大することにより、単位体積当たりの放熱量を増大できる。
【００３６】
〔利用例〕
図４は、上述した反応器１を利用した燃料電池装置２０１を備える電子機器３００の概略構成を示したブロック図である。この燃料電池装置２０１は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、といった電子機器３００に備え付けられるものであり、これらの電子機器３００の電子機器本体３０３を動作させるための電源として用いられる。
【００３７】
図４においては、改質器２０５、一酸化炭素除去器２０８、燃焼器２１５の何れか又は全てに反応器１を利用している。反応器１を改質器２０５に利用する場合には、触媒活性成分７１をＰｄ／ＺｎＯ、Ｃｕ／ＺｎＯにする。反応器１を一酸化炭素除去器２０８又は燃焼器２１５に利用する場合には、触媒活性成分７１を白金若しくはＡｌ２０３にする。反応器１を改質器２０５、一酸化炭素除去器２０８又は燃焼器２１５に利用する場合、反応器本体２に加熱器を設けるとよい。
【００３８】
カートリッジ２０２には燃料（例えば、メタノール）と水が収容されている。カートリッジ２０２内の燃料と水がポンプ２０３によって気化器２０４に送液され、燃料と水が気化器２０４において気化して、燃料と水の混合気が生成される。燃料と水の混合気は改質器２０５に送られ、改質器２０５において燃料が水素に改質されるとともに僅かながらの一酸化炭素が生成される。反応器１を改質器２０５に利用した場合、気化器２０４によって気化した燃料と水の混合気はインレットポート５を通って反応器本体２内に流入する。そして、その混合気は反応器本体２内の流路７０を流れ、水素等の生成物がアウトレットポート６を通って送出される。
【００３９】
改質器２０５で生成された水素と一酸化炭素を含む改質ガスはフィルタ装置２０７を介して、一酸化炭素除去器２０８に送られる。更に、外部の空気が空気ポンプ２０６によって一酸化炭素除去器２０８に送られる。一酸化炭素除去器２０８では選択酸化反応が起き、一酸化炭素が優先的に酸化して除去されて、燃料ガスが生成される。反応器１を一酸化炭素除去器２０８に適用した場合、改質器２０５によって生成された水素等と空気が混合された状態で、インレットポート５を通って反応器本体２内に流入する。そして、その混合気は反応器本体２内の流路７０を流れ、水素等の生成物がアウトレットポート６を通って送出される。
【００４０】
一酸化炭素除去器２０８を経た水素等はフィルタ装置２０９を介して燃料電池２１８のアノード２１０に送られる。この燃料電池２１８においては、アノード２１０とカソード２１２の間に電解質膜２１１が挟持されている。一方、外部の空気が空気ポンプ２１３によってカソード２１２に送られる。そして、燃料電池２１８では、アノード２１０に送られた水素とカソード２１２に送られた空気中の酸素が電解質膜２１１を介して電気化学的に反応する。これにより生成された電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１に供給され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０１で適切な電圧に変換され、電子機器本体３０３の各部に供給される。生成された電力の一部は、２次電池３０２に充電され、２次電池３０２に充電された電力は、発電装置２０１の起動時などに利用される。
【００４１】
アノード２１０で反応しなかった水素を含む排出ガスは燃焼器２１５に送られる。一方、外部の空気が空気ポンプ２１４によって燃焼器２１５に送られる。燃焼器２１５では排出ガス中の水素が燃焼され、それにより燃焼熱が生じ、その燃焼熱によって改質器２０５や一酸化炭素除去器２０８が加熱される。反応器１を燃焼器２１５に適用した場合、アノード２１０で未反応の水素を含む排ガスと空気が混合された状態で、インレットポート５を通って反応器本体２内に流入する。そして、その混合気は反応器本体２内の流路７０を流れ、水蒸気等の生成物がアウトレットポート６を通って送出される。
熱効率を高めるため、改質器２０５、一酸化炭素除去器２０８及び燃焼器２１５は断熱パッケージ２１７内に収容されている。以上の経路を経て生成された生成物が燃焼器２１５からフィルタ装置２１６を介して外部に排出される。
【００４２】
改質器２０５内に担持された触媒が剥離することがあるが、剥離した触媒はフィルタ装置２０７によって捕捉される。同様に、一酸化炭素除去器２０８から剥離した触媒はフィルタ装置２０９によって捕捉され、燃焼器２１５から剥離した触媒はフィルタ装置２１６によって捕捉される。フィルタ装置２０７，２０９，２１６は交換可能であり、フィルタ装置２０７，２０９，２１６に塵埃や触媒等が集塵されても、フィルタ装置２０７，２０９，２１６を交換すればよい。
【００４３】
なお、一酸化炭素除去器２０８や燃焼器２１５は必要に応じて設けたものであり、一酸化炭素除去器２０８、燃焼器２１５は必ずしも設けなくてもよい。例えば、燃料電池２１８の電解質膜２１１が固体高分子電解質である場合には、一酸化炭素除去器２０８があった方が好ましいが、電解質膜２１１が固体酸化物電解質膜である場合には、一酸化炭素除去器２０８は無くてもよい。また、改質器２０５や一酸化炭素除去器２０８を電気ヒータ等によって適温に加熱することができるのであれば、燃焼器２１５は無くてもよい。さらに、上述の実施形態では、フィルタ装置２０７，２０９，２１６を各所に配置したが、これらを省略してもよい。
【００４４】
以上のように、燃料電池装置２０１の改質器２０５、一酸化炭素除去器２０８及び燃焼器２１５に対して、上記の反応器１を適用すれば、改質器２０５、一酸化炭素除去器２０８及び燃焼器２１５のいずれでも従来よりも触媒活性成分を増大することができ、それだけ各反応器における反応効率が高まる。つまり、従来と同程度の生成量を確保する際においては、各反応器１を小型にすることが可能となり、結果的に装置全体の小型化を図ることができる。また、アンカー効果により、触媒活性成分の剥離を抑制することができる。
なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能である。
【００４５】
［実施例］
以下、上記の電解液１０５により電解エッチングを施したステンレス鋼系材料（実施例）と、その他の電解液により電解エッチングを施したステンレス綱系材料（比較例１〜４）とを比較する。
【００４６】
まず、実施例においては、冷延板から３０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切り出したステンレス綱系材料（ＳＵＳ３１６Ｌ：ニラコ製）を、アセトンとエタノールとの混合液を用いて超音波を照射しながら脱脂洗浄し、それを試験片とした。
電解液には、超純水１５０ｍｌとエタノール（関東化学製：ＥＬグレード）３００ｍｌの混合液を溶媒として、塩化リチウム（関東化学製：特級）を３０ｇの割合で溶解させたものを用いた。
【００４７】
そして、上記のエッチング装置１００におけるアノード側には試験片（基体１０３側）を、カソード側には試験片と同じくＳＵＳ３１６Ｌからなる金属板（金属板１０４側）を接続する。そして、容器１０１内で被エッチング部が３０ｍｍ×３０ｍｍとなるように、電解液中に浸した。ここで、試験片と金属板１０４とは５０ｍｍ離して保持されていて、印加電解が１Ａ／ｄｃｍ２となるように電圧を自動調整しながら、３０分間連続印加することで、電解エッチングを行った。なお、ＤＣ電源１０２として、低リップルノイズ型電源（菊水電気製ＰＢＸ２０−５）を用いた。
【００４８】
［比較例１］
電解液には、メタノールを溶媒として用いて、塩化リチウムを溶媒１００ｍｌに対して１０ｇの割合で溶解させたものを用いた。それ以外は、実施例と同条件である。
【００４９】
［比較例２］
電解液には、水を溶媒として用いて、塩化リチウムを溶媒１００ｍｌに対して１０ｇの割合で溶解させたものを用いた。それ以外は、実施例と同条件である。
【００５０】
［比較例３］
電解液には、エタノールを溶媒として用いて、塩化リチウムを溶媒１００ｍｌに対して１０ｇの割合で溶解させたものを用いた。それ以外は、実施例と同条件である。
【００５１】
［比較例４］
試験片に対して電解エッチングを施さないものを用いた。それ以外は、実施例と同条件である。
【００５２】
［評価方法１］
実施例及び比較例１〜３で電解エッチングされた試験片の表面状態を比較した。図５〜７は、それぞれ比較例１，２、実施例の方法で電解エッチングされた試験片の表面状態を示す拡大写真である。図５〜７において、（ａ）は１００倍の拡大図、（ｂ）は１０００倍の拡大図である。なお、比較例３においては、エッチング電流が確認することができず、試験片の表面にもエッチングによる変形も発生しなかったため、図示を省略した。
【００５３】
比較例１による試験片の表面は、全体的にエッジがシャープな突形のエッチング面となっている（図５参照）。また、エッチングは試験片の最表面のみに生じ、表面を増大させるような厚さ方向への特異なエッチング分布も生じていない。
【００５４】
比較例２による試験片の表面には、試験片の表面上に不均一に複数の孔が発生している（図６参照）。しかし、孔の間隔は０．５〜２．０ｃｍと極めて広いものであった。また、孔が発生した場所は優先的にエッチングされるため、電解エッチング時間を延長しても、孔が局在化するのみであり、エッチング時間の延長によって孔の生成密度を高くすることはできなかった。
【００５５】
比較例３の試験方法では、最大印加電圧２０Ｖを印加してもエッチング電流を確認することができず、試験片の表面にはエッチングでの変形が発生しなかった。
【００５６】
実施例の試験方法では、印加電圧約８Ｖで１．０Ａ／ｄｃｍ２のエッチング電流が得られ、電解エッチングが実施可能となった。これにより、試験片の表面には、比較例１〜３と比較しても飛躍的に、その全面にわたって多数の孔が形成されたことがわかる（図７参照）。これらの孔は、厚さ方向についても全体に広く分布されている。また、目視によって貫通孔が形成されていることが確認された。
【００５７】
このように比較例１〜３、実施例から、孔の形状や分布態様は電解液の溶媒に大きく影響されることがわかる。特に、実施例で用いた電解液（エタノールと水とを溶媒として、塩化リチウムを溶質とした電解液）を用いると、ステンレス綱系材料の表面全体にわたって高密度に多数の孔が形成されることがわかる。
【００５８】
［評価方法２］
実施例で作成した試験片と、比較例４で作成した試験片をそれぞれ１０ｍｍ×３０ｍｍ片に５片ずつ切り出し、触媒活性成分を担持させた。
具体的には、まず、触媒活性成分としてＰｄ／ＺｎＯを、増粘剤としてヒドロキシプロピルセルロースを、溶媒として、０．９Ｍ酢酸亜鉛二水和物／２−メトキシエタノール溶媒を用いた。触媒活性成分、増粘剤、溶媒の混合割合は、１．０：０．１：１０（重量比）とした。この混合液（触媒コーディング液）をディップコーディング法で各試験片に塗布し、その後、乾燥、焼成を行った。ディップコーディング法の引き上げ速度は０．１ｃｍ／ｓｅｃ、３０分間の自然乾燥工程を経た後、３５０℃で１時間の焼成処理を実施した。触媒活性成分の付着量は、触媒塗布工程前後での試験片の重量を厳密に測定し、比較することで触媒付着量を求めた。
【００５９】
表１は、各試験片の触媒重量（触媒塗布後重量−触媒塗布前重量）、触媒付着面積、触媒付着量を示す表である。この図８から、触媒付着量の平均値を算出すると、比較例４では１．１３２ｍｇ／ｃｍ２となるが、実施例では１．３８６ｍｇ／ｃｍ２となり、実施例の方が２割程度付着量が増加したことがわかった。
【００６０】
【表１】
2010065299.tif 000003
【００６１】
［評価方法３］
実施例と比較例４の試験片について、触媒活性成分の付着力を評価するため、触媒塗布面に対しエアーブロー照射試験を実施した。エアーブロー照射試験は、高圧窒素ボンベからレギュレータにより０．５ＭＰａの圧力となるよう調整された乾燥窒素を、口径０．３ｍｍφのエアーガン口から、３ｃｍはなれた触媒塗布済み試験片へと照射することにより実施した。試験片の一端はクランプにより固定され、正立状態で１０秒間照射した。その結果、比較例４においては、０．５ｍｍ２から３ｍｍ２程度の触媒活性成分の塊が複数剥がれた痕跡が確認されたのに対して、実施例の試験片からは触媒活性成分の剥離は確認されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本実施形態に係る反応器の概略構成を示す分解斜視図である。
【図２】本実施形態に係るステンレス綱系材料の処理工程で用いられるエッチング装置の概略構成を示す概念図である。
【図３】電解エッチングによって触媒活性成分が担持された仕切板を示す断面図である。
【図４】図１の反応器を利用した燃料電池装置を備える電子機器の概略構成を示したブロック図である。
【図５】比較例１による試験片の表面状態を示す電子顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍の拡大画像、（ｂ）は１０００倍の拡大画像である。
【図６】比較例２による試験片の表面状態を示す電子顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍の拡大画像、（ｂ）は１０００倍の拡大画像である。
【図７】実施例による試験片の表面状態を示す電子顕微鏡写真であり、（ａ）は１００倍の拡大画像、（ｂ）は１０００倍の拡大画像である。
【符号の説明】
【００６３】
１      反応器
７      触媒領域（一部の領域）
１１〜１７  仕切板（触媒）
７０      流路
７１      触媒活性成分
１０３      ステンレス綱系材料（触媒担持体）
１０５      電解液
２０１      燃料電池装置
２０５      改質器（反応器）
２０８      一酸化炭素除去器（反応器）
２１５      燃焼器（反応器）
２１８      燃料電池
３００      電子機器
３０３      電子機器本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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