(57)【要約】【課題】触媒層の剥離を防止して更に反応効率を高める。【解決手段】何れの触媒分散液Ａ〜Ｃも水、Ｐｄ／ＺｎＯの粉末、アルミナゾル、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコールを混合させたものである。アルミナゾルの組成比（質量％）については、触媒分散液Ａ、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順に高い。基材１に触媒分散液Ａをディップコート法によりコーティングし、基材１に付着した触媒分散液Ａの自然乾燥を行う。続いて、触媒分散液Ａの場合と同様に、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順に基材１に対してコーティング処理・自然乾燥処理した後、焼成処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー成分と触媒活性成分とを分散媒に分散させてなる触媒分散液を基材にコーティングする工程を含む触媒搭載方法であって、
前記コーティングする工程の前に、互いに異なるバインダー成分濃度に調製された複数の触媒分散液を準備する工程を含み、
前記コーティングする工程は、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第一のコーティング工程と、次いで、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち他の一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第二のコーティング工程と、を含み、
前記一つの触媒分散液は、前記他の一つの触媒分散液よりもバインダー成分濃度が高いことを特徴とする触媒搭載方法。
【請求項２】
請求項１に記載の触媒搭載方法であって、
前記第一のコーティング工程の後であって前記第二のコーティング工程の前に、前記触媒分散液を乾燥する工程を含み、
前記第二のコーティング工程の後に、前記触媒分散液を乾燥する工程と、次いで、前記触媒分散液を焼成する工程とを含むことを特徴とする触媒搭載方法。
【請求項３】
基材を準備する工程と、バインダー成分と触媒活性成分とを分散媒に分散させてなる触媒分散液を前記基材の表面にコーティングする工程と、を含むマイクロリアクタの製造方法であって、
前記コーティングする工程の前に、互いに異なるバインダー成分濃度に調製された複数の触媒分散液を準備する工程を含み、
前記コーティングする工程は、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第一のコーティング工程と、次いで、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち他の一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第二のコーティング工程と、を含み、
前記一つの触媒分散液は、前記他の一つの触媒分散液よりもバインダー成分濃度が高いことを特徴とするマイクロリアクタの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロリアクタの製造方法であって、
前記第一のコーティング工程の後であって前記第二のコーティング工程の前に、前記触媒分散液を乾燥する工程を含み、
前記第二のコーティング工程の後に、前記触媒分散液を乾燥する工程と、次いで、前記触媒分散液を焼成する工程とを含むことを特徴とするマイクロリアクタの製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のマイクロリアクタの製造方法であって、
前記準備する基材は、その表面が加工されていて、
前記コーティングする工程は、前記基材の表面における前記加工された部分に前記触媒分散液をコーティングすることを特徴とするマイクロリアクタの製造方法。
【請求項６】
バインダー成分と触媒活性成分とを分散媒に分散させてなる複数の触媒分散液が順次コーティングされることにより形成される基材であって、
前記複数の触媒分散液は、バインダー成分濃度が互いに異なるように調製され、前記基材の表面に近い方に前記バインダー成分濃度がより高い触媒分散液がコーティングされたことを特徴とする基材。
【請求項７】
バインダー成分と触媒活性成分とを分散媒に分散させてなる複数の触媒分散液が順次コーティングされることにより形成される基材を備えるマイクロリアクタであって、
前記複数の触媒分散液は、バインダー成分濃度が互いに異なるように調製され、前記基材の表面に近い方に前記バインダー成分濃度がより高い触媒分散液がコーティングされたことを特徴とするマイクロリアクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材、マイクロリアクタ及び触媒搭載方法並びにマイクロリアクタの製造方法に関し、特に、触媒分散液がコーティングされた基材及びマイクロリアクタと、触媒分散液を基材にコーティングすることによって触媒を搭載する触媒搭載方法及びマイクロリアクタの製造方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ、携帯電話機、デジタルカメラといった電子機器の電源として小型の燃料電池を利用するための研究・開発が盛んに行われている。燃料電池の周辺機器として、メタノールと水から水素を生成するマイクロリアクタがあり、生成された水素が燃料電池に供給され、燃料電池が発電する。
【０００３】
マイクロリアクタには、微小なマイクロ流路が設けられており、マイクロ流路に触媒が搭載されている。そのため、マイクロ流路をメタノールと水の蒸気が流動すると、触媒により反応が起こり、水素等が生成される。
【０００４】
触媒を搭載する方法としては、圧力損失の低減や伝熱の高効率という観点から、マイクロ流路の壁面に触媒を直接固定するプレート型というものがマイクロリアクタに適している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３４６２０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、反応効率を高めることを目的として、マイクロ流路の壁面に直接固定する触媒層の厚みを厚くすることが考えられる。しかし、触媒層の厚みを厚くしても、反応効率が期待したほど高くならないことがわかった。これは、触媒層中のバインダー成分が活性成分を覆ってしまい、メタノールや水といった反応物が活性成分に接触しないものと思料する。更に、触媒層の厚みを厚くすると、触媒層の剥離が生じやすくなるという問題が見られた。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、触媒層の剥離を防止して更に反応効率を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、バインダー成分と触媒活性成分と増粘剤とを分散媒に分散させてなる触媒分散液を基材にコーティングする工程を含む触媒搭載方法であって、前記コーティングする工程の前に、互いに異なるバインダー成分濃度に調製された複数の触媒分散液を準備する工程を含み、前記コーティングする工程は、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第一のコーティング工程と、次いで、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち他の一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第二のコーティング工程と、を含み、前記一つの触媒分散液は、前記他の一つの触媒分散液よりもバインダー成分濃度が高いことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、基材を準備する工程と、バインダー成分と触媒活性成分と増粘剤とを分散媒に分散させてなる触媒分散液を前記基材の表面にコーティングする工程と、を含むマイクロリアクタの製造方法であって、前記コーティングする工程の前に、互いに異なるバインダー成分濃度に調製された複数の触媒分散液を準備する工程を含み、前記コーティングする工程は、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第一のコーティング工程と、次いで、前記基材に前記複数の触媒分散液のうち他の一つの触媒分散液をコーティングして前記基材に触媒を積層する第二のコーティング工程と、を含み、前記一つの触媒分散液は、前記他の一つの触媒分散液よりもバインダー成分濃度が高いことを特徴とする。
【０００８】
請求項６に係る発明は、バインダー成分と触媒活性成分と増粘剤とを分散媒に分散させてなる複数の触媒分散液がコーティングされた基材であって、前記複数の触媒分散液は、バインダー成分濃度が互いに異なるように調製され、前記基材の表面に近い方に前記バインダー成分濃度がより高い触媒分散液がコーティングされたことを特徴とする。
【０００９】
請求項７に係る発明は、バインダー成分と触媒活性成分と増粘剤とを分散媒に分散させてなる複数の触媒分散液がコーティングされた基材を備えるマイクロリアクタであって、
前記複数の触媒分散液は、バインダー成分濃度が互いに異なるように調製され、前記基材の表面に近い方に前記バインダー成分濃度がより高い触媒分散液がコーティングされたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基材に搭載された触媒が基材から剥離し難いうえ、触媒による反応効率も高くなる触媒搭載方法及びマイクロリアクタの製造方法が提供され、また、搭載された触媒が剥離し難く、且つ、触媒による反応効率が高い基材及びマイクロリアクタが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態における触媒の搭載方法について説明する。但し、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に限定するものではない。
【００１２】
〔用いる材料〕
まず、基材を準備するとともに、複数種類の触媒分散液を調製する。
【００１３】
〔基材〕
基材は例えば金属材料（例えば、ステンレス鋼）、樹脂材料（例えば、エンジニアリングプラスチック）、ガラス材料（例えば、パイレックス（登録商標）ガラス）、シリコン材料（例えば、シリコンウェーハー）又はセラミック材料からなるものである。更に、基材の形状は特に限定するものではないが、板状、シート状、枠状、網状等の形状を基材に適用する。また、基材に穴、溝等の各種加工を行っても良い。また、基材に触媒を担持させ易くしてその付着性を高めるために、担体といった下地を基材の表面（特に、触媒を担持しようとする部分）に予め形成しても良い。
【００１４】
〔触媒分散液〕
触媒分散液は、触媒活性成分とバインダー成分とを分散媒に分散させたものである。
分散媒は、例えば水であり、粒子が分散している媒質を意味する用語である。
触媒活性成分は、例えばＰｄ／ＺｎＯ、Ｃｕ／ＺｎＯ又は貴金属（例えば、Ｐｔ）である。触媒活性成分を触媒分散液の分散媒に分散させるに際しては、微粒子状（粉末状）の触媒活性成分を分散媒に分散させることが望ましい。
バインダー成分は、例えばアルミナである。バインダー成分を触媒分散液の分散媒に分散させるに際しては、バインダー成分を含むゾル（例えば、アルミナゾル）を触媒分散液の分散媒と混合させることが望ましい。また、微粒子状（粉末状）のバインダー成分を分散媒に分散させても良い。
触媒分散液には、分散剤（ポリエチレングリコール）を添加しても良い。
触媒分散液には、増粘剤（ヒドロキシエチルセルロース）を添加することが望ましい。ここで、増粘剤は、触媒分散液の粘度を増加させる機能を有する物質である。従って、同様の機能を有する物質を増粘剤の代用として添加した場合や、また、触媒分散液の粘度が十分高いような場合は、必ずしも増粘剤を添加する必要はない。
【００１５】
触媒分散液についてはバインダー成分の濃度ごとに準備する。バインダー成分の濃度が高いほど、触媒分散液の粘度も高くなる。
何れの触媒分散液も触媒活性成分及びバインダー成分が同じものであり、触媒活性成分及びバインダー成分以外の成分についても同じであることが望ましい。好ましくは、何れの触媒分散液も各成分の比率が以下の範囲に収まるように各種の触媒分散液を調製する。
５０質量％＜分散媒の比率＜９９質量％
１質量％≦触媒活性成分の比率≦５０質量％
０質量％＜バインダー成分を含むゾルの比率≦３０質量％
０質量％≦分散剤≦３０質量％
０質量％＜増粘剤の比率≦２０質量％
勿論、何れの触媒分散液も、成分の質量％の和が１００％である。
【００１６】
〔手順〕
（１）  触媒分散液を基材にコーティングする。
（２）  基材にコーティングした触媒分散液を自然乾燥させる。
（３）  触媒分散液を乾燥させたものを焼成する。
【００１７】
（１）および（２）をひとまとまりの手順とすると、同じ基材に対してそのひとまとまりの手順を触媒分散液のバインダー成分の濃度の高い順に行い、次いで、（３）の手順を行うことによって、基材に触媒を積層する。
【００１８】
〔コーティング〕
触媒分散液を基材にコーティングする方法としては、例えばディップコート法、スピンコート法、噴霧法、散布法、インクジェット法、印刷法又は転写法を用いる。触媒分散液を基材の全体にコーティングしても良いし、特定の箇所に部分的にコーティングしても良い。
【００１９】
何れの触媒分散液についても同じ条件でコーティングを行うことが望ましい。同じ条件でコーティングを行うと、基材にコーティングされる触媒分散液の付着量はバインダー成分の濃度によって決まり、特にバインダー成分の濃度が高くなるにつれて、つまり触媒分散液の粘度が高くなるにつれて、触媒分散液の付着量も多くなる。
【００２０】
〔自然乾燥〕
触媒分散液をコーティングした基材を大気中に放置することによって、触媒分散液の分散媒が徐々に蒸発し、急激な触媒層体積変化によって生じるクラックを抑制できる。なお、自然乾燥時の雰囲気は大気中でなくても良いが、少なくとも酸素を含有する雰囲気中で行う必要がある。これにより、分散剤や増粘剤に含まれている炭素成分を酸化して二酸化炭素として除去することができる。
【００２１】
〔焼成〕
バインダー成分は加熱することによって結晶形が変化し、その過程でバインダー成分どうしが結合する。加熱温度は触媒活性成分の種類に応じて適宜決める。また、加熱し始めてから目標の加熱温度にまで達する昇温時間、加熱温度に達してからの加熱時間等についても適宜決める。何れの触媒分散液についても加熱温度、昇温時間及び加熱時間が等しいことが好ましい。
【００２２】
焼成により形成された触媒の層はアルミナをバインダーとし、触媒活性成分間に分布している。なお、上記手順を経て積層された触媒は、増粘剤・分散剤・溶媒を含まない。
【００２３】
〔触媒担持体〕
以上のように、出来上がった触媒担持体は、基材に触媒を順次積層してなるものである。全体の触媒の層が複数層の積層であるから、その触媒の層が平面的でなく立体的になり、触媒活性成分の担持面積が増加する。
【００２４】
また、バインダー成分の濃度の高い順に触媒分散液を被覆・乾燥・焼成したので、基材の表面に積層された触媒の層は、下層から表層にかけて触媒活性成分について濃度（単位体積当たりの粒子数）の勾配を持つ。その濃度勾配は、下層から表層に向かうにつれて濃度が低くなるような勾配である。また、触媒の層のバインダーについても、下層から表層にかけて空隙率の勾配を持つ。ここで、空隙率とは、触媒形成後に触媒を形成した領域を上方から観察したときに、触媒が形成されずに下地が見える領域を空隙として、空隙と触媒を形成した全体領域との面積比を指しているものとする。その空隙率勾配は、下層から表層に向かうにつれて大きくなるような勾配である。このように積層された触媒の層に濃度勾配や空隙率勾配があるので、触媒の層による反応効率が高くなる。
【００２５】
また、バインダー成分の濃度の高い順に触媒分散液をコーティングすると、触媒分散液の一層当たりの膜厚はコーティングを後にするにつれて薄くなる。そのため、積層された触媒の層が基材から剥離し難くなる。
【００２６】
以下、図面及び表を用いて本発明の実施例及び比較例を挙げて本発明について更に詳細に説明する。但し、以下に述べる実施例には、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例及び図示例に限定するものではない。
【実施例１】
【００２７】
〔基材〕
使用する基材には、ＳＵＳ３１６からなる薄板を用いる。
【００２８】
〔触媒分散液〕
三種類の触媒分散液を調製する。以下、一種類目を触媒分散液Ａといい、二種類目を触媒分散液Ｂといい、三種類目を触媒分散液Ｃという。
何れの触媒分散液Ａ〜Ｃも、同じ組成物からなる。つまり、何れの触媒分散液Ａ〜Ｃも、分散媒である水、触媒活性成分であるＰｄ／ＺｎＯの粉末、バインダー成分であるアルミナを含むアルミナゾル、増粘剤であるヒドロキシエチルセルロース、分散剤であるポリエチレングリコールを混合させたものである。また、アルミナゾルの組成比（質量％）については、触媒分散液Ａ、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順に高く、触媒分散液の総質量に対するアルミナゾル及び水の質量の合計の割合は、触媒分散液Ａ〜Ｃの何れも等しい。また、触媒活性成分、増粘剤及び分散剤の総質量に対する触媒活性成分、増粘剤、分散剤それぞれの質量の割合については、触媒分散液Ａ〜Ｃの何れも等しい。なお、Ｐｄ／ＺｎＯの粉末は、特開２００７−６９１５０号公報に記載された方法により製造されたものを粉砕して得られる。
【００２９】
〔検証１〕
基材に触媒分散液Ａをディップコート法によりコーティングし、その後、基材に付着した触媒分散液Ａを自然乾燥させ、続いて、その基材を空気雰囲気の炉に入れて、その炉内を３６０℃まで１時間かけて昇温し、更に３６０℃に保った状態で２時間加熱した。別の基材についても同様に、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃそれぞれをディップコート法によりコーティングし、自然乾燥・焼成処理を行った。ここで、触媒分散液Ａ〜Ｃの何れにおいても、ディップコートの際の基材の引き上げ速度を等しくした。
【００３０】
そして、基材に付着した触媒の量を測定した。その結果を表１に示す。表１から明らかなように、触媒の付着量は触媒分散液Ａをコーティングした基材、触媒分散液Ｂをコーティングした基材、触媒分散液Ｃをコーティングした基材の順に多かった。従って、アルミナゾルの組成比が低くなるにつれて、触媒の付着量が減少することがわかる。アルミナゾルの組成比は触媒分散液の粘度と相関があり、アルミナゾルの組成比が低くなるにつれて粘度も低下するから、触媒分散液の粘度が低くなるにつれて触媒の付着量が減少することがわかる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
また、基材に付着した触媒の空隙を観察した。触媒の空隙は、触媒分散液Ａをコーティングした基材、触媒分散液Ｂをコーティングした基材、触媒分散液Ｃをコーティングした基材の順に少なかった。
【００３３】
〔事前処理〕
基材にアルミナゾルをディップコート法によりコーティングし、基材に付着したアルミナゾルを自然乾燥させ、続いて、その基材を空気雰囲気の炉に入れて、その炉内を３６０℃まで１時間かけて昇温し、更に３６０℃に保った状態で２時間加熱した。
【００３４】
［実施例］
図１（ａ）に示すように、事前処理によりアルミナを被覆した基材１に触媒分散液Ａをディップコート法によりコーティングした。その後、基材１に付着した触媒分散液Ａを自然乾燥させ、続いて、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、触媒分散液Ａの場合と同様に、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順にその基材１に対してコーティング処理・自然乾燥処理を行い、Ａ，Ｂ，Ｃ３層のコーティングを完了した後に、焼成処理を行った。なお、触媒分散液Ａ〜Ｃの何れのディップコートにおいても、基材の引き上げ速度を等しくした。
【００３５】
図２は、基材１の断面を模式的に示した断面図である。図２に示すように、基材１の表面に触媒の層１Ｄが積層されている。層１Ｄは、最下層の層１Ａ、中間の層１Ｂ、最上層の層１Ｃを積層したものとなっている。層１Ａは触媒分散液Ａから形成されたものであり、層１Ｂは触媒分散液１Ｂから形成されたものであり、層１Ｃは触媒分散液１Ｃから形成されたものである。触媒分散液Ａのアルミナ濃度が高く粘度も高いため、コーティングされた液が広がり難いため、層１Ａについては触媒活性成分の粒子１Ｅが多く存在する。そして、触媒分散液Ａ、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順にアルミナ濃度が高いため、層１Ａ、層１Ｂ、層１Ｃの順に触媒活性成分の粒子１Ｅが多く、層１Ｃ、層１Ｂ、層１Ａの順にバインダー成分が少ない。
【００３６】
〔比較例〕
基材１における触媒分散液Ａの場合と同様に、図３に示すように、事前処理によりアルミナを被覆した別の基材２に対して触媒分散液Ｂのコーティング処理、自然乾燥処理を順に行い、その後、更にそれらの処理を２回行った後に焼成処理を行った。
【００３７】
〔検証２〕
実施例により積層された触媒の層と、比較例により積層された触媒の層とについて、触媒の付着量を測定した。その結果、実施例の場合では、基材１への触媒の付着量が 3.2 ［mg/cm2］であるのに対し、比較例の場合では、基材への触媒の付着量が 3.5 ［mg/cm2］であった。これにより、僅かながら、触媒の付着量は比較例の場合のほうが実施例の場合よりも多いことがわかる。
【００３８】
〔検証３〕
実施例により積層された触媒の層と、比較例により積層された触媒の層とについて密着力がどの程度あるか、エアブロー試験により調べた。エアブロー試験とは、ノズルから所定距離だけ離れた触媒の層に対してそのノズルから圧縮空気を触媒の層に向けて噴射する試験である。圧縮空気噴射後に触媒の層がどれだけ減少したか測定した。その結果、実施例の場合では、触媒が0.05 ［mg/cm2］だけ剥離したのに対し、比較例の場合では、触媒が0.20 ［mg/cm2］だけ剥離した。触媒の剥離量は、実施例の場合のほうが比較例の場合よりも少ないことがわかる。従って、実施例では、二回目以降のコーティングの１回当たりの触媒の付着量を少なくすることができるため、触媒の層が薄くなり、基材から剥離し難い触媒の層を積層することができることがわかる。
なお、エアブロー試験におけるノズルから触媒の層までの距離は実施例・比較例ともに等しくし、圧縮空気の空気圧や噴射時間も実施例・比較例ともに等しくした。
【００３９】
〔検証４〕
実施例によって触媒の層が積層された基材を内径 8 mm の管型反応器に充填し、触媒の層に対して500 ℃−1 hrの水素還元処理を行った。そして、メタノール水溶液（水：メタノール＝1.2：1.0のモル比）をその管型反応器に流通し、350 ℃におけるメタノール転化率を測定した。一方、比較例によって触媒の層が積層された基材についても、同様に、水素還元処理をして、メタノール転化率を測定した。
【００４０】
その結果、実施例では、メタノール転化率が 75.2 ％であったのに対し、比較例では、メタノール転化率が 60.9 ％であった。実施例のように濃度勾配をもつ触媒の層であれば、触媒活性成分の分布度合いが厚み方向の位置によって異なるので、触媒の層の表層部分が更に凹凸になってその表面積が増加する。また、触媒の層の表層部分では外表面側のバインダー固形成分割合が低くなっているので、活性低下の可能性が減少する。これらのことが活性に影響したとも考えられる。
【００４１】
〔マイクロリアクタの製造〕
以下に、本発明をマイクロリアクタの製造に適用した例を記載する。
図４（ａ）に示すように、基材３は、基板の表面にマイクロチャネル３１を加工したものである。そして、マイクロチャネル３１が形成された面に噴霧器４により触媒分散液Ａを噴霧することによって、特にマイクロチャネル３１の壁面に触媒分散液Ａをコーティングし、続いて、自然乾燥処理を行った。続いて、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順に、触媒分散液Ａの場合と同様にその基材１に対して噴霧法によるコーティング処理・自然乾燥処理した後に、焼成処理を行う。そして、この基材２を別の基板と接合することによって、マイクロリアクタを作製する。
【００４２】
図５は、マイクロリアクタ４を示した縦断面図である。このマイクロリアクタ４は、機材である三枚の基板５〜７を接合したものである。図６（ａ）は基板５の横断面図であり、図６（ｂ）は基板６の横断面図であり、図６（ｃ）は基板７の横断面図である。基板５の一方の面には、マイクロチャネルとなる溝５１が形成されている。基板６，７にも溝６１，７１がそれぞれ形成されている。溝５１が形成された面を、溝６１が形成された面に接合し、溝７１が形成された面を基板６に接合されている。
【００４３】
溝５１のうち一点鎖線で示された領域５２には、改質用触媒５３が搭載されており、溝６１のうち一点鎖線で示された領域６２にも、改質用触媒６３が搭載されている。改質用触媒５３，６３が搭載された部分が改質器となる。ここで、改質器は、改質用触媒５３，６３によって蒸気燃料と水蒸気から水素を生成するものである。
【００４４】
改質用触媒５３，６３の搭載は基板５〜７の接合前に行う。改質用触媒５３，６３の搭載方法について説明する。まず、領域５２，６３内に噴霧器により触媒分散液Ａを噴霧することによって、領域５２，６３内における溝５１，５２の壁面に触媒分散液Ａをコーティングし、続いて、自然乾燥処理をする。続いて、触媒分散液Ｂ、触媒分散液Ｃの順に、触媒分散液Ａの場合と同様に領域５２，６３内の溝５２，６２の壁面に対してコーティング処理・自然乾燥処理した後に、焼成処理を行う。
【００４５】
なお、このマイクロリアクタ４は、改質器のほかに一酸化炭素除去器１０、燃焼器１１を有した複合型反応器である。一酸化炭素除去器１０には、選択酸化用触媒１２が搭載され、燃焼器１１には、燃焼用触媒１３が搭載されている。選択酸化用触媒１２や燃焼用触媒１３にも、本発明の搭載方法を適用することができる。この場合、選択酸化用触媒１２については、触媒活性成分を白金の粉末とし、燃焼用触媒１３については、触媒活性成分を白金の粉末とする。選択酸化用触媒１２及び燃焼用触媒１３の搭載も基板５〜７の接合前に行い、改質用触媒５３，６３、選択酸化用触媒１２及び燃焼用触媒１３を搭載した後に基板５〜７を接合する。これによりマイクロリアクタ４が製造される。
【００４６】
マイクロリアクタ４の機能について説明する。このマイクロリアクタ４は温度依存性抵抗ヒータ４１によって加熱されている。そして、気化した燃料と水の混合気が改質器に送られ、改質用触媒５３，６３によって燃料が水素に改質し、水素の他に二酸化炭素、一酸化炭素等が生成される。改質器で生成された改質ガスが一酸化炭素除去器１０に送られ、更に空気も一酸化炭素除去器１０に送られ、改質ガス中の一酸化炭素が選択酸化用触媒１２によって優先的に酸化する。改質器、一酸化炭素除去器１０を経由して得られた水素が燃料電池に送られる。燃料電池は水素と酸素の電気化学反応により発電するものである。燃料電池で反応しなかった水素は空気と混合して燃焼器１１に送られ、燃焼用触媒１３により水素と酸素が反応し、燃焼熱が生じる。その燃焼熱は改質器等の反応熱に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】図１は、本発明を適用した実施例における触媒の搭載の工程を示した図である。
【図２】図２は、基材及び触媒の層を模式的に示した断面図である。
【図３】図３は、比較例における触媒の搭載の工程を示した図である。
【図４】図４は、本発明を適用した別の実施例における触媒の搭載の工程を示した図である。
【図５】図５は、マイクロリアクタを示した縦断面図である。
【図６】図６は、マイクロリアクタを構成した基板を示した横断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１〜３  基材      
４  マイクロリアクタ      
５〜７  基板      
１０  選択酸化用触媒      
１１  燃焼用触媒      
５３、６３  改質用触媒      
Ａ〜Ｃ  触媒分散液
【図１】
2008259968.tif 000004
【図２】
2008259968.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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