熱化学反応用マイクロリアクターの開発と超小型燃料電池システムへの応用

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450328
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 諸岡 成治 九州大学, 工学研究院, 教授 (60011079)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 前田 英明 産業技術総合研究所, 九州センター, リーダー(研究職) ; 外輪 健一郎 九州大学, 工学研究院, 助手 (00336009) ; 草壁 克己 九州大学, 工学研究院, 助教授 (30153274)
• Keywords: マイクロ / 反応器 / 触媒 / 改質反応 / 水素 / メタノール / 無機膜 / ポンプ

Research Abstract

1.(100)シリコンウエハ上に、フォトリソグラフィ技術により流路幅200ミクロンのマイクロチャンネルを形成した。マイクロチャンネル内に種々の調整法で作製したCu/Zn系粒状触媒を充填した。これを陽極接合法によってパイレックスガラスでふたをして、マイクロリアクターを完成した。このリアクターを用いてメタノールの水蒸気改質反応を行う。さらに多孔質薄膜触媒をマイクロチャンネル内に形成することに成功した。
2.マイクロリアクターで反応を行う場合には、マイクロチャンネル内の温度分布を明らかにする必要がある。そこで、マイクロチャンネル内局所温度測定のために、白金抵抗素子を備えたマイクロチャンネルを開発することに成功し、温度測定を行った。また、マイクロチャンネル内の温度分布を測定するために赤外線式温度解析装置を用いて、温度測定ができることを確認した。今後は、メタノール改質反応時の温度測定を上で述べた2つの方法で行う。
3.改質水素中に微量含まれる一酸化炭素を除去する目的でマイクロPd膜を作製し、水素が選択的に選択的に透過することを確認した。
4.マイクロリアクターへのメタノールの微量供給を行うために、ピエゾ素子を用いた隔膜型マイクロポンプを開発することに成功し、所定の流量が得られることを確認した。現在、マイクロヒーターを備えたマイクロ蒸発器と組み合わせ蒸気供給を行っている。今後はマイクロリアクターと接続して自立型のマイクロ改質システムを開発する。

Research Products

• [Publications] 草壁克己: "マイクロ化学プラント実現のための化学工学"化学工学. 66(2). 54-57 (2002)
• [Publications] Katsuki KUSAKABE: "Development of a Self-Heating Catalytic Microreactor"Microreaction Technology. 70-77 (2002)
• [Publications] Katsuki KUSAKABE: "Preparation of Microchannel Palladium Membranes by Electrolysis"Microreaction Technology. 78-85 (2002)
• [Publications] Katsuki KUSAKABE: "Development of A Microchannel Catalytic Reactor System"Korean J. Chem. Eng.. 18(3). 271-276 (2001)
• [Publications] 諸岡成治: "マイクロ技術の特徴と実用化の可能性"高圧ガス. 33(6). 50-51 (2001)
• [Publications] 草壁克己: "マイクロリアクターからマイクロ化学プラントヘ"ケミカルエンジニアリング. 46(6). 454-459 (2001)
• [Publications] Katsuki KUSAKABE: "Preparation of Thin Palladium Membranes by a Novel Method Based on Photolithography and Electrolysis"J. Chem. Eng. Japan. 34(5). 703-705 (2001)
• [Publications] Katsuki KUSAKABE: "Development of Self-Heating Microreactor for Catalytic Reactions"J. Chem. Eng. Japan. 34(3). 441-443 (2001)