(57)【要約】【課題】バインダを用いなくとも、触媒微粒子を基材表面に密着性よく担持することができる、触媒エレメント及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】所定の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を有する金属基材１に、前記算術平均粗さの値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末２が担持されてなることを特徴とする触媒エレメントを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を有する粗面化処理された金属基材表面に、前記算術平均粗さの値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末が担持されてなることを特徴とする触媒エレメント。
【請求項２】
前記算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以上である請求項１に記載の触媒エレメント。
【請求項３】
前記金属基材表面に原料流体の流路が形成されており、マイクロチャネルリアクタ用の触媒エレメントとして用いられる請求項１または２に記載の触媒エレメント。
【請求項４】
金属基材表面を粗面化処理する粗面化処理工程と、
前記粗面化処理された金属基材表面に触媒粉末の水系媒体スラリーを塗布した後、乾燥させることにより該触媒粉末を担持させる触媒粉末担持工程とを備え、
前記触媒粉末の平均粒子径が前記粗面化処理された金属基材表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の値よりも小さいことを特徴とする触媒エレメントの製造方法。
【請求項５】
担持された前記触媒粉末に等方的な圧力を付与することにより該触媒粉末を圧縮する圧縮工程をさらに備える請求項４に記載の触媒エレメントの製造方法。
【請求項６】
前記粗面化処理がエッチング処理である請求項４または５に記載の触媒エレメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒エレメント及びその製造方法に関するものであり、詳しくは、基材表面に触媒粉末が担持されてなり、該触媒粉末により出発原料から目的物質を生成させるための反応を促進させるために用いられる触媒エレメント及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メタン等の天然ガスや、プロパン、灯油、メタノール等を水蒸気改質することにより水素を製造する工業的な方法としては、従来から、例えば、粉末状の触媒原料を３ｍｍ径×３ｍｍ長程度に打錠成形してなる円筒状のペレットを筒状の水蒸気改質装置に充填し、該水蒸気改質装置に設けられた原料流体導入口から原料ガスを供給して反応させる不均一系触媒反応が行われている。なお、メタンの水蒸気改質反応が、ＣＨ4+Ｈ2Ｏ＝ＣＯ+３Ｈ2−２０６ｋＪで示されるように、水蒸気改質反応は通常、吸熱反応であるために、水蒸気改質装置は反応を進めるために２００〜８５０℃程度の温度に加熱される。
【０００３】
ところで、近年、環境負荷が低い点から燃料電池による発電システムの開発が活発に進められている。燃料電池は、水素と酸素とが反応して水を生成するときに発生するエネルギーを電気エネルギーとして取り出すものであり、このような燃料電池には、通常、メタノール水溶液を水蒸気改質すること等により水素を生成させるための小型化された水蒸気改質器と、圧縮空気を供給するための空気圧縮機が接続されている。そして、燃料電池は、水蒸気改質器により生成された水素と、空気圧縮機から供給される空気中の酸素とを燃料として発電する。従って、水蒸気改質器における水蒸気改質の効率が、燃料電池のエネルギー効率に大きく影響を与える。
【０００４】
前記のような小型化された水蒸気改質器として、例えば、原料ガスの流路（マイクロチャネル）が形成された金属基材の表面に、触媒が担持されてなるマイクロチャネルリアクタ用の触媒エレメントを用いたマイクロチャネルリアクタが知られている（例えば、下記特許文献１〜３）。このような触媒エレメントは、熱伝導性に優れた金属からなる流路に触媒が担持されて構成されており、触媒と流路表面との接触面積を充分に確保しているために、高い熱交換性を維持するものである。従って、反応温度を精密に制御することができるので、吸熱反応である水蒸気改質反応を効率よく起こすことができる。
【０００５】
触媒エレメントの製造においては、例えば、金属基材表面に、アルミナ粒子等の担持体にニッケル触媒等担持させた触媒粉末を分散させた水スラリーを塗布した後、乾燥及び焼成することにより触媒を担持する方法（例えば、下記特許文献１）や、金属基材表面に、コロイダルアルミナやコロイダルシリカ等の金属酸化物生成ゾルに触媒粉末を分散させたスラリーを塗布した後、乾燥する、いわゆるゾルーゲル法を用いて形成される金属酸化物からなるバインダを用いて担持する方法（例えば、下記特許文献４）等が広く用いられている。
【特許文献１】特開２００２−２８６３８８号公報
【特許文献２】特開平５−１８６２０３号公報
【特許文献３】特開２００５−１３２７２１号公報
【特許文献４】特開２０００−２２５３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
不均一系触媒反応は触媒の表面近傍で起こるために、触媒反応の効率を高めるためには、触媒と原料流体との接触表面積が大きいことが必要である。
【０００７】
特許文献１に記載されたような、金属基材表面に、触媒を担持体粒子に担持してなる触媒粉末を分散させた水スラリーを塗布した後、乾燥及び焼成することにより触媒を担持する方法によれば、焼成の際に触媒粉末がシンタリングを引き起こし、触媒と原料との接触表面積が減少するという問題があった。
【０００８】
また、特許文献４に記載されたような、基材表面に、触媒粉末をバインダ成分を用いて担持する方法によれば、バインダ成分により触媒活性な部分が被覆され、触媒と原料との接触表面積が充分に確保されなくなるために反応効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく、バインダを用いなくとも、触媒粉末を基材表面に密着性よく担持することができる、触媒エレメント及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の触媒エレメントは、所定の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を有する粗面化処理された金属基材表面に、前記算術平均粗さの値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末が担持されてなることを特徴とするものである。このような構成によれば、基材表面に存在する粗面化処理により形成された凹部に、触媒粉末が入り込んで基材表面から脱離しにくくなるために、バインダを用いずに触媒粉末を高い密着力で担持させることができる。さらに、前記触媒粉末が凹部に入り込むことにより、結果として、触媒をより多く担持することができる。その結果、反応効率の高い触媒エレメントが得られる。なお、本発明における触媒粉末とは、少なくともその表面に触媒活性を有する粉末である。
【００１１】
また、前記触媒エレメントは、金属基材表面の算術平均粗さ（Ｒａ）が５μｍ以上であることが基材の表面積を大きくさせる点から好ましい。
【００１２】
また、前記触媒エレメントにおいては、金属基材表面に原料流体の流路が形成されており、マイクロチャネルリアクタ用の触媒エレメントとして用いられることが好ましい。流路が形成されているマイクロチャネルリアクタ用の触媒エレメントに用いた場合には、金属基材表面の凹部に前記触媒粉末が入り込むために、高密度の触媒層を薄い厚みで形成することができる。それにより、原料流体の通過するスペースが充分に確保されるために、原料流体が流路を通過する際の圧力損失を低くすることができ、その結果、マイクロチャネルリアクタに原料を供給する際の供給動力を低減させることができる。
【００１３】
また、本発明の触媒エレメントの製造方法は、金属基材表面を粗面化処理する粗面化処理工程と、前記粗面化処理された金属基材表面に触媒粉末の水系媒体スラリーを塗布した後、乾燥させることにより該触媒粉末を担持させる触媒粉末担持工程とを備え、前記触媒粉末の平均粒子径が前記粗面化処理された金属基材表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の値よりも小さいことを特徴とする。このような方法によれば、バインダを用いなくとも触媒粉末を金属基材表面に高い密着力で担持することができる。
【００１４】
また、前記製造方法においては、担持された前記触媒粉末に等方的な圧力を付与することにより該触媒粉末を圧縮する圧縮工程をさらに備えることが好ましい。このような工程によれば、金属基材表面に存在する凹部に触媒粉末を高密度で充填することができるために、触媒粉末の密着力をより高めることができる。
【００１５】
また、前記粗面化処理が、エッチング処理であることが、適度に粗面化された表面を形成することができる点から好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、バインダを用いずに金属基材表面に高い密着力で触媒粉末が担持された触媒エレメントが得られる。このような触媒エレメントは、バインダにより触媒活性な部分が被覆されたり、触媒粉末がシンタリングすることがないために反応効率が高いものになる。また、本発明に係る製造方法によれば、前記触媒エレメントを容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の触媒エレメントの製造方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１は、本実施形態の触媒エレメント１０の模式断面図であり、１は粗面化処理された金属基材、２は触媒粉末、３は粗面化処理により形成された凹部である。
【００１９】
金属基材１は、所定の算術平均粗さ（Ｒａ）の粗面化処理された表面を有する。そして、このような所定の算術平均粗さを有する金属基材１表面に、後述するように前記算術平均粗さの値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末を担持させることにより、バインダを用いずに金属基材表面に高い密着力で触媒粉末が担持された触媒エレメントが得られる。
【００２０】
所定の算術平均粗さ（Ｒａ）としては、５μｍ以上であることが好ましく、さらには、５〜２０μｍ、とくには６〜１０μｍであることが、触媒粉末の密着性が特に優れる点から好ましい。なお、算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ０６３３（２００１）に従って測定される。
【００２１】
また、粗面化処理された基材１表面の状態としては、表面に形成される凹部の開口径が
１〜２０μｍ、さらには、２〜１０μｍであることが好ましい。凹部の開口径が大きすぎる場合には、密着性が低下する傾向があり、小さすぎる場合には、触媒粉末が凹部に入りにくい傾向がある。なお、表面に形成される凹部の開口径は、基材の表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により１０００倍で観察し、得られた像の開口部の相当直径の平均値である。
【００２２】
金属基材１を製造する方法としては、化学エッチング法やサンドブラスト処理等のブラスト法を用いて金属基材表面を粗面化処理する方法が挙げられる。これらの中では、化学エッチング法が、表面粗さの制御が容易である点から特に好ましく用いられる。
【００２３】
化学エッチング法による粗面化処理の具体例としては、例えば、塩化第２鉄水溶液等のエッチング液に、金属基材１を浸漬する方法が挙げられる。なお、エッチング液の組成や濃度、浸漬温度、浸漬時間を適宜調整することにより、表面状態を制御できる。
【００２４】
金属基材１を形成する材料としては、熱伝導性及び耐熱性に優れた金属材料が好ましく用いられ、具体的には、例えば、アルミニウム、ステンレス、銅等が挙げられる。
【００２５】
なお、金属基材は、図１に示す金属基材１のような金属平板であっても、図２に示す金属基材２０のように、薄い金属平板を所定の波形状を有するプレス型で折り曲げ加工することにより、原料流体の流路４が形成されたようなものであっても、さらには、平板に機械加工を施すことによって流路が形成されたものであってもよく、その形状は特に限定されない。なお、原料流体の流路が形成された金属基材を用いて得られる触媒エレメントは、マイクロチャネルリアクタ用の触媒エレメントとして好ましく用いられる。
【００２６】
次に、粗面化処理された金属基材１表面に、その表面の算術平均粗さ（Ｒａ）の値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末２を担持させることにより、触媒エレメント１０が得られる。このように、金属基材１表面の算術平均粗さの値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末を担持させることにより、表面に存在する凹部３に、触媒粉末２が部分的に入り込んで金属基材１表面から脱離しにくくなるために、触媒粉末２から形成される触媒層が高い密着力で金属基材１表面に担持されることになる。さらに、触媒粉末２が凹部３に収納されることにより、触媒粉末２をより多く担持することができる。
【００２７】
なお、本発明における触媒粉末とは、少なくともその表面が触媒活性を有する粉末であれば特に限定なく用いられる。触媒粉末は、例えば、ズードケミー触媒（株）等により市販されている粉末状触媒や、粉末状の触媒原料を打錠成形してなる円筒状のペレット触媒を粉砕して得られる粉末状触媒を、必要に応じて、さらにすりつぶし、風力分級すること等により得られる。
【００２８】
触媒粉末２の平均粒子径は、金属基材１表面の算術平均粗さよりも小さい限り、特に限定されないが、０．１μｍ以上で５μｍ未満、さらには０．２μｍ以上で２μｍ以下であることが、高密度の触媒層が形成されやすい点から好ましい。なお、このような触媒粉末２の数平均粒子径は、レーザー回折法による粒度分布径により測定された累積重量平均粒子径（メジアン）である。
【００２９】
触媒粉末２の触媒成分は、目的とする触媒反応に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えばＺｎ系触媒、Ｃｕ系触媒、Ａｌ系触媒、Ｎｉ系触媒、Ｒｈ系触媒、Ｒｕ系触媒、Ｐｔ系触媒、Ｐｄ系触媒等が好ましく用いられる。
【００３０】
金属基材１の表面に触媒粉末２を担持する方法は、特に限定されないが、例えば、触媒粉末２を含有する水系媒体スラリーを金属基材１の表面に塗布した後、乾燥することにより担持させるウオッシュコート法が好ましく用いられる。
【００３１】
なお、水系媒体としては、水や、水とメタノールやエタノール等との混合物等が用いられる。
【００３２】
担持される触媒粉末２の量としては、金属基材１の表面１ｃｍ２あたり、０．００５〜０．８ｇ、さらには０．０１〜０．４ｇ程度であることが原料流体の流路を確保しつつ、担持触媒量を多くする点から好ましい。
【００３３】
なお、担持された触媒粉末２は、さらに等方的な圧力が付与されることにより圧縮されて、より高密度に充填されることが好ましい。この圧縮工程により、担持された触媒粉末２が凹部にさらに高密度に充填されて、より高い密着力で担持される。
【００３４】
この圧縮工程を図３を用いて説明する。
【００３５】
図３は円筒状の冷間等方圧加圧装置（ＣＩＰ装置）３０の概略模式図を示す。図３中、２１は液体、２２は上蓋、２３は下蓋、２４は円筒、２５は触媒粉末２を担持した金属基材１（触媒エレメント１０）を密封する樹脂袋である。
【００３６】
圧縮工程においては、触媒エレメント１０を樹脂袋２５で真空密封した後、図３に示すようなＣＩＰ装置３０の内部の液体２１中に浸漬し、図略の外部ポンプにより液体２１を送液して圧力を付与することにより、担持された触媒粉末３に等方的な圧力が付与される。
【００３７】
なお、付与される等方的な圧力としては、１〜１０ＭＰａ、さらには、２〜５ＭＰａ程度であることが好ましい。前記圧力が低すぎる場合には、触媒層が充分に高密度にならず、また、大きすぎる場合には、基材が変形する傾向がある。
【００３８】
ここで、本発明の触媒エレメントの好ましい使用例として、図４に示すようなマイクロチャネルリアクタ用触媒エレメント４０を用いた、図５に示すようなマイクロチャネルリアクタ５０について説明する。
【００３９】
図４は、金属基材４１の表面に原料流体の流路４２が形成されたマイクロチャネルリアクタ用触媒エレメント４０を示す。なお、金属基材４１の表面は、所定の算術平均粗さ（Ｒａ）の表面を有する粗面化処理された表面であり、その表面に前記算術平均粗さの値よりも小さい平均粒子径を有する触媒粉末２が担持されて構成されている。
【００４０】
図５は、図４に示したような触媒エレメント４０を用いたマイクロチャネルリアクタ５０を説明するための模式図である。
【００４１】
図５中、５１は触媒エレメント４０を収納する触媒反応ブロックであり、５２は熱交換エレメント６５を収納する熱交換ブロックである。
【００４２】
図５に示すように、マイクロチャネルリアクタ５０は、触媒反応ブロック５１と熱交換ブロック５２とが、それぞれ交互に気密状態で積層され、また、そのヘッド部及びボトム部は、ヘッダブロック５４及びボトムブロック５５により、固着密閉されて構成されている。熱交換ブロック５２は、触媒反応ブロック５１の温度を制御するための熱交換体として機能する。ヘッダブロック５４には、原料流体導入口５６と生成流体排出口５７、及び、熱交換媒体導入口５８と熱交換媒体排出口５９が備えられている。
【００４３】
図６は触媒反応ブロック５１及び熱交換ブロック５２の構成を示す模式図である。
【００４４】
図６中、６１は原料流体流路、６２は生成流体流路、６３，６４は熱交換媒体流路、６５は熱交換エレメントである。なお、熱交換エレメント６５は、熱伝導性に優れた金属から形成され、表面に熱交換媒体の流路が形成された金属基材により構成されている。
【００４５】
図５に示される原料流体導入口５６は熱交換ブロック５２及び触媒反応ブロック５１にそれぞれ形成された原料流体流路６１と連通している。そして、原料流体導入口５６から供給された、例えばメタンガスやメタノール水溶液のガス等の原料流体は原料流体流路６１から触媒反応ブロック５１中の触媒エレメント４０に導入される。そして、原料流体は、触媒エレメント４０に担持された触媒粉末により、目的物質、例えば水素等に転化された後、生成流体流路６２を通過して、生成流体排出口５７から排出される。
【００４６】
一方、図５に示される熱交換媒体導入口５８は熱交換ブロック５２及び触媒反応ブロック５１にそれぞれ形成された熱交換媒体流路６３と連通している。そして、熱交換媒体導入口５８に供給された熱交換媒体は、熱交換媒体流路６３から熱交換ブロック５２中の熱交換エレメント６５に導入される。そして、熱交換媒体は、熱交換エレメント６５と熱交換を行った後、熱交換媒体流路６４を通過して、熱交換媒体排出口５９から排出される。
【００４７】
上記のような構成により、触媒反応の温度を制御しながら、マイクロチャネルリアクタ用触媒エレメント４０に供給された原料流体から目的物質を効率的に生成することができる。
【００４８】
以下に、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。なお、本発明の範囲は、実施例により何ら限定されるものではない。
【実施例】
【００４９】
はじめに、本実施例で用いた触媒粉末水スラリー及び触媒粉末バインダスラリーの調製について説明する。
［触媒粉末水スラリーの調製］
ペレット状のＺｎ，Ｃｕ，Ａｌ系触媒（ズードケミー触媒（株）のＭＤＣ−３；メタノールを水蒸気改質して水素を生成させる反応を促進する触媒）を自動乳鉢ですりつぶすことにより、平均粒子径２００μｍの触媒粉末Ｘを得た。図７に触媒微粉Ｘの粒子径分布を示す。そして触媒微粉Ｘを乾式でハンマーミルにより粗粉砕した後、カウンタジェットミルでさらに粉末砕した。そして、粉末砕した触媒粉末を風力分級することにより、粒子径分布の異なる触媒粉末Ａ〜Ｃを得た。図８は平均粒子径１．２μｍの触媒粉末Ａ、図９は平均粒子径４２μｍの触媒粉末Ｂ、図１０は平均粒子径３００μｍの触媒粉末Ｃの粒子径分布をそれぞれ示す。
【００５０】
そして、得られた各触媒粉末１０ｇをそれぞれ水２０ｇに分散させることにより、触媒粉末Ａ〜Ｃをそれぞれ含有する触媒粉末水スラリーが得られた。
［触媒粉末バインダスラリーの調製］
［触媒粉末の水スラリーの調製］において、触媒粉末Ａ〜Ｃ各１０ｇをそれぞれ水２０ｇに分散させる代わりに、触媒粉末Ａ〜Ｃ各１０ｇをそれぞれバインダ原料９ｇ中に分散させた以外は同様にして、バインダ原料中に触媒粉末Ａ〜Ｃが分散したスラリーを調製した。なお、バインダ原料としては、日産化学工業（株）製のコロイダルシリカ系液状バインダ「スノーテック２０」を用いた。
【００５１】
（実施例１）
アルミニウム（♯１０５０）からなる、２５ｍｍ×１０ｍｍで０．６ｍｍ厚のアルミニウム平板の両表面に化学エッチング処理を施すことにより表面が粗面化されたＲａ＝７．６２μｍのアルミニウム基材を得た。なお、化学エッチング処理は、室温下、塩化第２鉄を主成分とするエッチング液に所定の時間浸漬させることにより行った。得られた粗面化された表面を走査型顕微鏡により５００倍の倍率で観察したときの顕微鏡写真を図１１に示す。
【００５２】
図１１に示した顕微鏡写真から、得られた粗面化表面には１０〜２０μｍの開口径を有する凹部が形成されていた。
【００５３】
次に、両表面が粗面化されたアルミニウム基材を沸騰水中に６０分間浸漬することにより、その表面を親水化した。そして、親水化されたアルミニウム基材を、触媒粉末Ａを含有する水スラリーに浸漬して、１２０℃で３時間乾燥することにより触媒粉末Ａが、両表面にそれぞれ０．５ｇずつ担持された触媒エレメント１００が得られた。
【００５４】
得られた触媒エレメント１００を以下のようにして評価した。
〈密着性評価〉
触媒エレメントに担持された触媒粉末Ａの密着性を反応器に入れて、手で振動を与えた後、取り出した。そのとき、触媒の減少量が１０％以下のものを「優」、１０％を超えるものを「劣」と判定した。
〈反応転化率〉
触媒エレメント１００を図１２に示すようなアルミニウム製のマイクロチャネルリアクタ１２０に挿入し、密閉した。
【００５５】
次に、マイクロチャネルリアクタ１２０の外側に電気ヒータを巻き付け、内部温度が２５０℃に維持されるように制御しながら加熱した。
【００５６】
そして、メタノール水溶液（メタノール／水＝１／２（モル比））を気化させた原料ガスを３６ｇ／時間の流量でリアクタ装置１２０の原料流体導入口１２２から供給した。このときの内圧は０．１２ＭＰａであった。
【００５７】
そして、マイクロチャネルリアクタ１２０の生成流体排出口１２３から排出されるガスを回収して冷却し、回収された液中のメタノール量を測定した。そして、以下の式によりメタノールの反応転化率を算出した。
【００５８】
メタノールの反応転化率＝（供給したメタノール重量−回収したメタノール重量）／供給したメタノール重量
結果を表１に示す。
【００５９】
（実施例２）
実施例１で得られた触媒エレメントを伸縮性を有する透明樹脂袋に入れて、真空脱気して密閉した。そして、前記密閉されたアルミニウム基材をＣＩＰ（冷間等方圧加圧）装置（（株）神戸製鋼所製）に収納して、２０℃の水を媒体として５ＭＰａの等方的な圧力を１分間付与する冷間等方圧加圧処理することにより、マイクロチャネルリアクタ用触媒エレメントを得た。なお、加圧プロセスは、常圧から５ＭＰａへの昇圧を１分間で行い、５ＭＰａから常圧までの降圧を１分間で行った。
【００６０】
得られた触媒エレメントを実施例１と同様にして評価した。結果を表１に示す。
【００６１】
（比較例１）
触媒粉末Ａを含有する水スラリーの代わりに触媒粉末Ｃを含有する水スラリーを用いた以外は実施例１と同様にして触媒エレメントを製造し、評価した。結果を表１に示す。
【００６２】
（比較例２）
触媒粉末Ａを含有する水スラリーの代わりに触媒粉末Ｄを含有する水スラリーを用いた以外は実施例１と同様にして触媒エレメントを製造し、評価した。結果を表１に示す。
【００６３】
（比較例３）
表面の平均粗さ（Ｒａ）が７．６２μｍのアルミニウム基材の代わりに、表面の平均粗さ（Ｒａ）が２．８５μｍのアルミニウム基材を用い、触媒粉末Ａを含有する水スラリーを用いた以外は実施例１と同様にして触媒エレメントを製造し、評価した。結果を表１に示す。
【００６４】
（比較例４〜６）
触媒粉末Ａを含有する水スラリーの代わりに、それぞれ触媒粉末Ａ〜Ｃを含有するバインダスラリーを用いた以外は実施例１と同様にして触媒エレメントを製造し、評価した。結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
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【００６６】
表１の結果から、本発明にかかる実施例１及び２の触媒エレメントは何れも触媒粉末の密着性に優れており、また、反応転化率も高かった。一方、粗面化処理された金属基材表面に、前記算術平均粗さの値よりも大きい平均粒子径を有する触媒粉末を担持した比較例１、２においては、いずれも担持される触媒量が少なく、密着性も低く、反応転化率も低かった。粗面化処理していない金属基材表面に、その算術平均粗さよりも小さい粒子径の触媒粉末を担持した比較例３においても担持される触媒量が少なく、密着性も低く、反応転化率が低かった。さらに、従来の触媒エレメントのように、バインダを用いて触媒粉末を担持した比較例４〜６の場合には、バインダにより触媒表面が被覆されるために、反応転化率が低くなっていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態の触媒エレメントの模式断面図である。
【図２】実施形態の原料流体の流路が形成された金属基材の斜視模式図である。
【図３】本実施形態における、圧縮工程で用いた冷間等方圧加圧装置（ＣＩＰ装置）の模式説明図である。
【図４】本実施形態における、マイクロチャネルリアクタ用触媒エレメントを示す斜視模式図である。
【図５】本実施形態における、マイクロチャネルリアクタの部分断面斜視図である。
【図６】本実施形態における、マイクロチャネルリアクタを構成する触媒反応ブロック、及び熱交換ブロックの斜視模式図である。
【図７】実施例で用いた乳鉢ですりつぶしただけの平均粒子径２００μｍの触媒粉末の粒子径分布図である。
【図８】実施例で用いた風力分級された平均粒子径１．２μｍの触媒粉末の粒子径分布図である。
【図９】実施例で用いた風力分級された平均粒子径４０μｍの触媒粉末の粒子径分布図である。
【図１０】実施例で用いた風力分級された平均粒子径３００μｍの触媒粉末の粒子径分布図である。
【図１１】実施例で用いた粗面化処理された金属基材表面のＳＥＭ像である。
【図１２】実施例で用いたマイクロチャネルリアクタの模式説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１、４１  金属基材
２  触媒粉末
３  凹部
４、４２  流路
２０  流路４が形成された金属基材
１０、４０、１００  触媒エレメント
２１  液体
２２  上蓋
２３  下蓋
２４  円筒
２５  樹脂袋
３０  冷間等方圧加圧装置
５０、１２０  マイクロチャネルリアクタ
５１  触媒反応ブロック
５２  熱交換ブロック
５４  ヘッダブロック
５５  ボトムブロック
５６、１２２  原料流体導入口
５７、１２３  生成流体排出口
５８  熱交換媒体導入口
５９  熱交換媒体排出口
６１  原料流体流路
６２  生成流体流路
６３，６４  熱交換媒体流路
６５  熱交換エレメント
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１１】
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