DE10218278B4 - microreactor - Google Patents

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DE10218278B4 DE2002118278 DE10218278A DE10218278B4 DE 10218278 B4 DE10218278 B4 DE 10218278B4 DE 2002118278 DE2002118278 DE 2002118278 DE 10218278 A DE10218278 A DE 10218278A DE 10218278 B4 DE10218278 B4 DE 10218278B4
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Abstract

Mikroreaktor, bestehend aus einer dichten Umhüllung mit mindestens einer Einund einer Auslassöffnung, wobei innerhalb der Umhüllung ein oder mehrere offenzellige/-s, dreidimensional mikrostrukturierte/-s Netzwerk/-e angeordnet ist/sind, wobei das oder die Netzwerk/-e nur aus Glas, Metall oder Keramik oder aus Verbindungen oder aus Verbunden dieser Materialien besteh-t/en, Maschen- oder Zellweiten von ≤ 500 μm und offene Porositäten von ≥ 50 Vol.-% aufweis-t/en, und wobei das oder die ein oder mehreren offenzellige/-n, dreidimensional mikrostrukturierte/-n Netzwerk/-e eine Mikrostrukturierung aufweis-t/en, die in Form von dreidimensional in allen Raumrichtungen angeordneten Kavitäten ausgeführt ist/sind, wobei das Verhältnis von Kavitätsvolumen zu Netzwerkvolumen größer 1 ist, und wobei in dem oder den offenzelligen, dreidimensional mikrostrukturierten Netzwerk/-en Verweil-, Misch- und Reaktionsstrecken oder -räume gebildet sind.Microreactor consisting of a tight envelope with at least one inlet and one outlet opening, wherein within the wrapping one or more open-cell, three-dimensional microstructured network (s) is / are, the network (s) only of glass, Metal or ceramic or of compounds or of composites thereof Existing materials, mesh or Cell widths of ≤ 500 μm and open porosities of ≥ 50 % By volume, and wherein the one or more open-cell / -n, three-dimensional microstructured / -n network / a microstructuring show in the form of three-dimensional in all spatial directions arranged cavities is / are executed, the ratio of cavity volume to network volume is greater than 1, and wherein in the or the open-cell, three-dimensional microstructured Network formed dwell, mixing and reaction sections or spaces are.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mikroreaktor und bezieht sich auf Gebiete der chemischen Verfahrenstechnik und der Keramik, wobei der Mikroreaktor beispielsweise für die Synthese von Wirkstoffen oder Gefahrstoffen zur Anwendung kommen kann.The The invention relates to a microreactor and relates to areas chemical engineering and ceramics, the microreactor for example the synthesis of active substances or hazardous substances are used can.

Mikroreaktoren gewinnen aufgrund ihrer Vorteile im Vergleich zu makroskopischen chemischen Reaktoren zunehmend an Bedeutung, da sie beispielsweise kürzere Ansprechzeiten, niedrigeren Chemikalienverbrauch und einen geringeren Platzbedarf aufweisen.microreactors win because of their advantages compared to macroscopic ones chemical reactors are becoming increasingly important as they are, for example shorter Response times, lower chemical consumption and a lower Have space requirements.

Typische Funktionen von Mikroreaktoren bestehen im Mischen von Gasen und Flüssigkeiten, deren Temperierung (Erhitzen/Kühlen), und der Einstellung einer definierten Verweilzeit der Gase/Flüssigkeiten oder deren Gemische und Reaktanden. Diese Funktion wird realisiert durch die geometrische Gestaltung von Mikrovolumina in denen die Gase/Flüssigkeiten durchgeleitet werden, verweilen, gemischt werden, reagieren. Typische Abmessungen der Volumenstrukturierung in Mikroreaktoren liegen lateral im Bereich von 10-500 μm, wobei Länge, Breite und Höhenverhältnis je nach Funktion des Mikrovolumens stark differieren und in einer Dimension häufig die Dimension von mehreren mm erreichen. Die Oberflächen der Mikrovolumina sind teilweise speziell gestaltet, um z. B. den intensiven Kontakt mit einem aufgebrachten Katalysator zu ermöglichen etc..typical Functions of microreactors consist in the mixing of gases and Liquids, their tempering (heating / cooling), and the setting of a defined residence time of the gases / liquids or their mixtures and reactants. This function is realized through the geometric design of microvolumes in which the Gases / liquids be passed, stay, be mixed, react. typical Dimensions of the volume structuring in microreactors are lateral in the range of 10-500 μm, where length, Width and height ratio each vary greatly according to function of the micro-volume and in one dimension often reach the dimension of several mm. The surfaces of the Microvolumes are sometimes designed specifically to z. B. the intensive To enable contact with an applied catalyst Etc..

Typischerweise werden Mikroreaktoren nach dem Stand der Technik hergestellt, in dem in die jeweiligen Werkstoffe (z. B. Metall, Keramik, Kunststoff), aus denen der Mikroreaktor aufgebaut wird, freie Mikrovolumina, d. h. Kavitäten eingebracht werden. Dies kann durch Mikrobearbeitung, wie Fräsen und Laserbearbeitung, durch Ätzen, durch Prägen oder durch Abformen von zuvor mit ähnlichen Verfahren hergestellten Urformen oder Negativformen erfolgen (W. Ehrfeld et al. DECHEMA monographs Vol. 132, Verlag Chemie Weinheim, S. 1-28, 1996).typically, microreactors are made according to the prior art, in into the respective materials (eg metal, ceramic, plastic), from which the microreactor is built up, free micro volumes, d. H. wells be introduced. This can be done by micromachining, such as milling and Laser processing, by etching, by embossing or by molding previously with similar ones Process produced prototypes or negative forms done (W. Ehrfeld et al. DECHEMA monographs Vol. 132, Verlag Chemie Weinheim, Pp. 1-28, 1996).

Durch diese Strukturierungstechniken ergeben sich hohe Gestaltungsfreiheiten der Mikrokavitäten in der Fläche, d. h. in x-y-Richtung, während sie in der 3. Dimension (z-Richtung) stark begrenzt sind; zumeist ist die Strukturierungstiefe begrenzt, oder nur ungenau einstellbar, und geht nur mit einem Winkel von 90° oder nur mit geringen Abweichungen von 90° von der x-y-Fläche in die Tiefe. Hinterschneidungen sind in der Regel nicht möglich, sondern nur durch Zusammensetzung von unterschiedlich geformten Teilen, etwa durch Verschliessen einer Kanalstruktur mit einer Zwischenschicht möglich.By These structuring techniques result in high creative freedom the microcavities in the area, d. H. in x-y direction while in the 3rd dimension (z-direction) are severely limited; mostly the structuring depth is limited, or only inaccurately adjustable, and only goes at an angle of 90 ° or only with small deviations of 90 ° from the x-y surface in the Depth. Undercuts are usually not possible, but only by assembling differently shaped parts, for example, by closing a channel structure with an intermediate layer possible.

Ein weiterer Nachteil dieser Herstellungsmethoden ist, dass das Verhältnis des Volumens der Kavitäten zum umgebenden Material, aus dem es hergestellt ist, meist sehr gering ist, selten größer als 1. Dadurch erhält der Mikroreaktor eine Reihe von nachteiligen Eigenschaften, z. B. eine hohe Wärmekapazität, was für die Einbringung oder Ableitung von Reaktionswärme ungünstig ist.One Another disadvantage of these manufacturing methods is that the ratio of Volume of the cavities to the surrounding material from which it is made, usually very is low, rarely greater than 1. This preserves the microreactor has a number of disadvantageous properties, e.g. B. a high heat capacity, what for the introduction or dissipation of heat of reaction unfavorable is.

Durch diese Einschränkungen der Strukturierung auf im Wesentlichen 2 Dimensionen ist die Wirksamkeit der Kavitäten für die beabsichtigte Funktion eingeschränkt und es müssen sehr viele und/oder sehr lange Kavitäten in die Fläche eingebracht werden. Dadurch wächst entweder die Größe des Mikroreaktors, was dem Sinn dieser Technik entgegensteht, oder es steigt der Zwang zur weiteren Miniaturisierung der Kavitäten in der x-y-Richtung, was die Schwierigkeiten der Herstellung und die Kosten der Mikroreaktoren stark erhöht.By these restrictions Structuring on essentially 2 dimensions is the effectiveness the cavities for the intended function restricted and it has to very many and / or very long cavities introduced into the surface become. This grows either the size of the microreactor, which contradicts the meaning of this technique, or the compulsion increases for further miniaturization of the cavities in the x-y direction, which the difficulties of manufacture and the cost of microreactors greatly increased.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, möglichst viele Kavitäten nebeneinander oder übereinander (durch Stapelung von planaren strukturierten Elementen) im Mikroreaktor anzuordnen (H. Löwe and W. Ehrfeld, Electrochimica Acta, Vol. 44, Issues 21-22, 1 June 1999, Pages 3679-3689). Dadurch erhöht sich aber der konstruktive Aufwand, der für eine gleichmäßige Verteilung der Gase/Flüssigkeiten auf alle Kavitäten erforderlich wäre, wenn beispielsweise gleiche Verweilzeiten darin notwendig sind. Auch müssen aufwendige Verteilungs- und Einlaufstrecken gefertigt und im Mikrorektor vor oder hinter den eigentlichen Funktionskavitäten angeordnet werden. Diese Elemente müssen ebenfalls mit den bekannten Mikrostrukturierungsmethoden gefertigt werden, verkleinern das für die Funktionskavitäten zur Verfügung stehende Volumen des Mikroreaktors zusätzlich und erhöhen die Fertigungskosten. A different possibility is, as possible many cavities next to each other or on top of each other (by stacking planar structured elements) in the microreactor to arrange (H. lion and W. Ehrfeld, Electrochimica Acta, Vol. 44, Issues 21-22, 1 June 1999, pages 3679-3689). This increases the constructive Hassle for a uniform distribution of gases / liquids on all cavities would be required if, for example, same residence times are necessary therein. Also need elaborate distribution and inlet lines made and in the micro-reactor be arranged in front of or behind the actual function cavities. These Elements must also manufactured with the known Mikrostrukturierungsmethoden be, shrink that for the functional cavities available Volume of the microreactor in addition and increase the production costs.

Nach der WO 99/64158 A1 ist ein Reaktorträger mit mehreren Mikroprobenaufnahmekammern für rieselfähige Proben bekannt, bei dem die einzelnen Kammern eine poröse Wandung besitzen und diese einzelnen Kammern durch eine dichte Umhüllung voneinander getrennt angeordnet sind. Durch den aus der dichten Umhüllung überstehenden Teil der porösen Wandung der Kammern wird die Flüssigkeit aufgenommen und zu den Proben weitergeleitet. Dadurch findet die gewünschte chemische Reaktion im freien Volumen der Kammer mit der Probe und nicht mit und in der porösen Wandung statt.To WO 99/64158 A1 is a reactor carrier with several microsampling chambers for free-flowing samples known, in which the individual chambers have a porous wall and this individual chambers separated by a tight envelope are arranged. By the projecting from the tight envelope part of the porous wall the chambers become the liquid recorded and forwarded to the samples. This finds the desired chemical reaction in the free volume of the chamber with the sample and not with and in the porous Wall instead.

Von Hentze, H.-P. und Antonietti, M. (Review in Molecular Biotechnology, Vol. 90, Issue 1, March 2002, P. 27-53) ist eine Übersicht zu porösen Polymeren und Harzen für die biotechnologische und biomedizinische Anwendung veröffentlicht worden. Darin ist angegeben, dass die Hauptanwendungen derartiger, unter anderem auch geschäumter Materialien, in der Chromatografie und in der Membrantechnologie liegen, die zukünftigen Arbeiten sich aber mehr auf chemischen und geometrischen Bereiche ausrichten könnten (Nano- und Mikroreaktionstechnologien).By Hentze, H.-P. and Antonietti, M. (Review in Molecular Biotechnology, Vol. 90, Issue 1, March 2002, pp. 27-53) has published a review of porous polymers and resins for biotechnological and biomedical applications. It states that the main applications of such, including foamed Materia in chromatography and membrane technology, future work could focus more on chemical and geometrical domains (nano- and micro-reaction technologies).

Von Kursawe, A. und Hönicke, D. (Catalysis Communications 2(2001) 347-351) sind die Effekte von NO2 und Cs bei der partiellen Ethenoxidation in Ag/Al-Mikrokanalreaktoren untersucht worden, wobei die silberbeschichtete Al-Mikrostruktur der Reaktoren als Katalysator wirkt.Kursawe, A. and Hönicke, D. (Catalysis Communications 2 (2001) 347-351) have studied the effects of NO 2 and Cs in the partial ethene oxidation in Ag / Al microchannel reactors using the silver-coated Al microstructure of the reactors acts as a catalyst.

Allgemein bekannt sind auch aus Ullmanns Encyclopädie der technischen Chemie (4. Auflage, Band 3, Verfahrenstechnik II und Reaktionsapparate, Verlag Chemie, Weinheim/Bergstr., 1973) auch technische Anlagen, die Reaktionsgefäße, wie Tanks, Kessel und Rohre enthalten können. Die dabei mit der Reaktion in Kontakt kommenden Materialien sind metallische Materialien, Kunststoffe oder Glas.Generally are also known from Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (4th Edition, Volume 3, Process Engineering II and Reaction Apparatus, Verlag Chemie, Weinheim / Bergstr., 1973) also technical equipment, the reaction vessels, such Tanks, kettles and pipes can contain. The case with the reaction materials in contact are metallic materials, plastics or glass.

Ein neuer Mikroreaktor für einen hohen Durchsatz bei der kontinuierlichen Synthese organischer Materialien ist von G.M. Greenway u.a. (Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 63, Issue 3, 15 May 2000, P. 153-158) beschrieben und angewandt worden. Dabei wurde die katalytische Reaktion in Mikrokanälen von 300 μm Breite und 115 μm Tiefe durchgeführt. Die Mikrokanäle sind in ein Glas geätzt und mit einer Platte abgedeckt worden. In den Mikrokanälen befand sich eine mikroporöse Silikatstruktur, welche als Mikropumpe und als umbewegliche Aufnahme für den Katalysator wirkte.One new microreactor for a high throughput in the continuous synthesis of organic Materials is from G.M. Greenway u.a. (Sensors and Actuators B: Chemical, vol. 63, Issue 3, 15 May 2000, pp. 153-158) and applied. The catalytic reaction in microchannels of 300 μm width and 115 μm Depth performed. The microchannels are etched into a glass and covered with a plate. In the microchannels was itself a microporous Silicate structure, which as a micropump and as a portable recording for the Catalyst worked.

Weiterhin sind nach Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 20. Aufl., Springer, 2001 zahlreiche Bioreaktoren bekannt, die aus Glas, Metall oder auch aus anderen Materialien, wie Steingut oder Holz, bestehen. Dabei kommen als Reaktoren mit fixierter Biomasse Festbett-, oder Fließbett oder Membranreaktoren zum Einsatz, in denen Mehrphasenreaktionen stattfinden können.Farther are after Dubbel, paperback for mechanical engineering, 20th ed., Springer, 2001 numerous bioreactors known, made of glass, metal or other materials, like earthenware or wood. They come as reactors fixed biomass fixed-bed, or fluid bed or membrane reactors used in which multi-phase reactions can take place.

Ebenfalls bekannt ist nach DE 197 53 249 A1 ein Keramiknetzwerk, welches aus dreidimensional miteinander verbundenen Keramikstegen besteht, bei dem die Hohlräume in den Keramikstegen einen runden oder nahezu runden Querschnitt aufweisen.Also known is after DE 197 53 249 A1 a ceramic network consisting of three-dimensional interconnected ceramic webs, wherein the cavities in the ceramic webs have a round or nearly round cross-section.

Aufgabe der Erfindung ist es, Mikroreaktoren anzugeben, die über eine dreidimensionale Mikrostrukturierung verfügen. task The invention is to provide microreactors, which have a have three-dimensional microstructuring.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are in the subclaims specified.

Der erfindungsgemäße Mikroreaktor besteht aus einer dichten Umhüllung mit mindestens einer Ein- und einer Auslassöffnung. Innerhalb der Umhüllung ist/sind ein oder mehrere offenzellige/-s, dreidimensional mikrostrukturierte/-s Netzwerk/-e angeordnet, wobei das oder die Netzwerk/-e nur aus Glas, Metall oder Keramik oder aus Verbindungen oder aus Verbunden dieser Materialien besteh-t/en, Maschen- oder Zellweiten von ≤ 500 μm und offene Porositäten von ≥ 50 Vol.-% aufweis-t/en. Das oder die ein oder mehreren offenzellige/-n, dreidimensional mikrostrukturierte/-n Netzwerk/-e weis-t/en weiterhin eine Mikrostrukturierung auf, die in Form von dreidimensional in allen Raumrichtungen angeordneten Kavitäten ausgeführt ist/sind, wobei das Verhältnis von Kavitätsvolumen zu Netzwerkvolumen größer 1 ist. Ebenfalls sind in dem oder den offenzelligen, dreidimensional mikrostrukturierten Netzwerk/-en Verweil-, Misch- und Reaktionsstrecken oder -räume gebildet.Of the Microreactor according to the invention consists of a tight envelope with at least one inlet and one outlet opening. Inside the enclosure is / are one or more open-cell / -s, three-dimensional microstructured / -s Network / -e arranged, whereby the network / s only from glass, metal or ceramics or compounds or composites of these materials existing meshes or cell widths of ≤ 500 μm and open porosities of ≥ 50% by volume demonstration-t / s. That or one or more open-cell / -n, three-dimensional microstructured network (s) continue to microstructure on, arranged in the form of three-dimensional in all spatial directions wells accomplished is / are, the ratio of cavity volume to network volume is greater than 1. Also are in the open-cell or the three-dimensional microstructured Network formed dwell, mixing and reaction sections or spaces.

Vorteilhafterweise sind als Netzwerk, ein Keramiknetzwerk, eine offenzellige Schaumkeramik, ein offenzelliger Metallschaum und/oder ein offenzelliger Glasschaum eingesetzt.advantageously, are as a network, a ceramic network, an open-cell ceramic foam, a open-cell metal foam and / or open-cell glass foam used.

Es ist auch vorteilhaft, wenn das Keramiknetzwerk oder die offenzellige Schaumkeramik aus Al2O3 oder aus SiC besteht.It is also advantageous if the ceramic network or the open-cell foam ceramic consists of Al 2 O 3 or SiC.

Ebenfalls vorteilhafterweise besteht die Umhüllung aus Glas, Keramik oder Metall oder Verbindungen oder Verbunden von ihnen oder aus dem gleichen, aber dichten Material, wie das Netzwerk, wobei die Umhüllung ganz oder teilweise aus einem optisch durchsichtigen Material bestehen kann.Also Advantageously, the cladding of glass, ceramic or Metal or compounds or connected by them or from the same, but dense material, such as the network, with the wrapping whole or partially made of an optically transparent material can.

Weiterhin vorteilhafterweise besteht das Netzwerk aus einem mit Metall oder Glas teilweise gefüllten Keramiknetzwerk oder Schaumkeramik.Farther Advantageously, the network consists of one with metal or Glass partially filled Ceramic network or ceramic foam.

Es ist auch vorteilhaft, wenn die Maschen- oder Zellweiten zwischen 20 und 300 μm betragen.It is also advantageous if the mesh or cell widths between 20 and 300 μm be.

Vorteilhaft ist auch, wenn das Netzwerk innerhalb der Umhüllung unterschiedliche Maschen- oder Zellweiten aufweist.Advantageous is also when the network within the enclosure different mesh or Cell widths has.

Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die offene Porosität zwischen 75 und 90 Vol.-% liegt.Farther it is advantageous if the open porosity between 75 and 90 vol .-% lies.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Verhältnis von Kavitätsvolumen zu Netzwerkvolumen zwischen 3 und 10 liegt.Especially it is advantageous if the ratio of Kavitätsvolumen to network volume is between 3 and 10.

Auch vorteilhaft ist es, wenn die Oberfläche des Netzwerkes zur Oberflächenvergrößerung strukturiert ist.Also It is advantageous if the surface of the network structures to increase the surface area is.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Netzwerk aus einem katalytisch wirkenden Material ganz oder teilweise besteht oder mit einem katalytisch wirkenden Material ganz oder teilweise beschichtet ist, wobei das katalytische Material photoinitiierbar, strahleninitiierbar, chemisch initiierbar, thermisch initiierbar sein kann.Furthermore, it is advantageous if the network of a catalytically active material completely or partially or is completely or partially coated with a catalytically active material, wherein the catalytic material can be photoinitutable, radiation-initiated, chemically initiated, thermally initiated.

Es ist auch vorteilhaft, wenn das Material des Netzwerkes ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.It is also beneficial if the material of the network is whole or partially made of an electrically conductive material.

Ebenfalls ist es vorteilhaft, wenn weitere Öffnungen in der Umhüllung für Sensoren oder Aktoren vorhanden sind.Also It is advantageous if there are more openings in the enclosure for sensors or actuators are present.

Auch vorteilhafterweise sind mehrere Netzwerke innerhalb der Umhüllung durch dichte oder mikroporöse Trennschichten mit einer Porenweite zwischen 2 nm und 1 μm separiert angeordnet.Also Advantageously, multiple networks within the enclosure are through dense or microporous Separating layers separated with a pore size between 2 nm and 1 micron arranged.

Und ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn das Netzwerk eine anisotrope Mikrostrukturierung aufweist.And it is also advantageous if the network is anisotropic Microstructuring has.

Bei den erfindungsgemäßen Mikroreaktoren besteht das Netzwerk aus einem Material mit dreidimensional in allen Raumrichtungen mehrfach wiederholten Mikrokavitäten mit Strukturbreiten in allen drei Raumrichtungen von ≤ 500 μm, bei denen das Verhältnis von Kavität- zum Werkstoffvolumen > 1 (vorteilhafterweise > 3, > 8) ist. Dabei wird als Netzwerk ein Material verwendet, welches in Form eines offenzelligen, dreidimensional mikrostrukturierten Netzwerkes mit Maschen- oder Zellweiten ≤ 500 μm und einer offenen Porosität von > 50 Vol.-% vorliegt.at consists of the microreactors according to the invention the network of a material with three dimensions in all spatial directions repeatedly repeated microcavities with structure widths in all three spatial directions of ≤ 500 μm, where The relationship of cavity to the material volume> 1 (advantageously> 3,> 8). It will as a network uses a material which in the form of an open-cell, Three-dimensional microstructured network with mesh or Cell widths ≤ 500 μm and one open porosity of> 50 vol .-% is present.

Dreidimensional mikrostrukturierte offenzellige Netzwerke können mit Zellweiten von ≤ 500 μm hergestellt werden. Sie können aus Glas, Metall oder Keramik oder aus Verbindungen oder Verbunden dieser Materialien bestehen. Sie weisen ein Verhältnis von Kavitäts- zu Werkstoffvolumen auf, das deutlich größer als 1 ist und typischerweise 3 bis 10, vorteilhafterweise 7 bis 9 beträgt. Netzwerke, insbesondere offenzellige Schäume, besitzen ein sehr gutes Quervermischungsvermögen von durchströmenden Gasen oder Flüssigkeiten. Durch die Maschen- oder Zellweite, das Porenvolumen und die Abmessungen des jeweiligen Netzwerkes/Schaumes kann der Durchströmungswiderstand variiert werden, wodurch sich definierte Verweilstrecken für durchströmende Flüssigkeiten/Gase in Abhängigkeit von deren Viskosität ergeben. Die Oberfläche von mikrostrukturierten offenzelligen Netzwerken/Schäumen ist sehr hoch (7000 bis 10000 m2/m3) und kann durch die Beschichtung der das Netzwerk/Schaum bildenden Materialien mit zusätzlichen mikroporösen Materialien (sogenannten washcoats) weiter erhöht und beispielsweise mit katalytisch aktiven Substanzen versehen werden.Three-dimensional microstructured open-cell networks can be produced with cell widths of ≤ 500 μm. They can be made of glass, metal or ceramic or of compounds or composites of these materials. They have a ratio of cavity to material volume, which is significantly greater than 1 and is typically 3 to 10, advantageously 7 to 9. Networks, in particular open-cell foams, have a very good cross-mixing capability of gases or liquids flowing through. Through the mesh or cell width, the pore volume and the dimensions of the respective network / foam, the flow resistance can be varied, resulting in defined dwell distances for flowing liquids / gases depending on their viscosity. The surface of microstructured open-cell networks / foams is very high (7000 to 10000 m 2 / m 3 ) and can be further increased by coating the network / foam-forming materials with additional microporous materials (so-called washcoats) and, for example, provided with catalytically active substances become.

Neben den üblichen katalytisch wirksamen Beschichtungen können z. B. auch photokatalytisch wirksame Beschichtungen auf das das Netzwerk/Schaum bildende Material aufgebracht und die dichten Wandungen des Mikroreaktors optisch durchlässig, ganz oder auch mit Sichtfenstern, gestaltet werden, so dass über die äußere Anregung mit einer speziellen Lichtquelle die Photokatalyse ausgelöst werden kann. Das ist vor allem deshalb möglich, weil durch die hohe Porosität der Netzwerke/Schäume ein tiefes Eindringen des Lichtes in die Hohlräume des Netzwerkes/Schaumes und damit an die Oberfläche der photokatalytisch beschichteten Materialien möglich ist.Next the usual catalytically active coatings can, for. B. also photocatalytically active Coatings applied to the network / foam-forming material and the dense walls of the microreactor optically permeable, whole or also with viewing windows, be designed so that on the external stimulation Photocatalysts are triggered with a special light source can. This is especially possible because of the high porosity the networks / foams a deep penetration of the light into the cavities of the network / foam and thus to the surface the photocatalytically coated materials is possible.

Netzwerke/Schäume aus elektrisch leitfähigen Materialien können über das Anlegen einer Spannung direkt elektrisch beheizt werden oder in einem Mikrowellenfeld indirekt geheizt werden. Netzwerke/Schäume aus Materialien mit hoher thermischer Leitfähigkeit können indirekt geheizt oder gekühlt werden.Networks / foams off electrically conductive Materials can be about that Apply a voltage directly electrically heated or in be heated indirectly in a microwave field. Networks / foams off Materials with high thermal conductivity can be heated indirectly or chilled become.

Ein Mikroreaktor aus offenzelligem, dreidimensional mikrostrukturiertem Netzwerk kann gefertigt werden, indem ein Glas-, Metall- oder Keramikschaum mit einer dichten Umhüllung aus Metall oder Keramik versehen wird, die mit entsprechenden Öffnungen für den Ein- und Auslass der Flüssigkeiten/Gase versehen ist.One Microreactor made of open-cell, three-dimensional microstructured Network can be made by using a glass, metal or ceramic foam with a tight envelope made of metal or ceramic, with corresponding openings for the Inlet and outlet of liquids / gases is provided.

Weiterhin kann ein Mikroreaktor auch hergestellt werden, indem in einen dünnwandigen Behälter aus Metall, Glas oder Keramik, der mit den o. g. Öffnungen versehen ist, ein dreidimensional mikrostrukturierter Schaumkörper eingebracht wird. Oder die dichte Umhüllung entsteht schon bei der Schäumung des Materials (sogenannter Formschaum) an den Gefäßwandungen der Form, in die der Schaum geschäumt wird.Farther For example, a microreactor can also be made by placing it in a thin-walled Container off Metal, glass or ceramics, which are combined with the o. G. Openings is provided three-dimensionally microstructured foam body is introduced. Or the dense envelope arises already during the foaming of the Material (so-called molded foam) on the vessel walls of the mold, in the the foam foamed becomes.

Durch die Kombination von Schäumen unterschiedlich feiner oder dichter Zellweiten und Materialien senkrecht oder parallel oder schräg zur Durchströmungsrichtung können unterschiedliche Effekte (z. B. aufeinanderfolgendes Mischen, Reagieren, Temperieren, Separieren) in einem Mikroreaktor kombiniert werden. Es können auch gleiche Schäume mit unterschiedlichen Katalysatoren beschichtet und kombiniert werden.By the combination of foams different fine or dense cell widths and materials perpendicular or parallel or oblique to the flow direction can different effects (eg, successive mixing, reacting, tempering, Separate) can be combined in a microreactor. It can too same foams coated and combined with different catalysts.

Es ist auch möglich, unterschiedliche oder gleiche Netzwerke/Schaumkörper mit dichten oder mikroporösen Trennschichten im Inneren des Reaktor voneinander zu trennen, um so unterschiedliche Reaktionsräume voneinander abzugrenzen bzw. eine Zwangsführung von durchströmenden Gasen/Flüssigkeiten zu erreichen.It is possible, too, different or identical networks / foam bodies with dense or microporous separation layers to separate each other inside the reactor, so different reaction spaces from each other demarcate or a forced operation from flowing through Gases / fluids to reach.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von mikrostrukturierten Netzwerken/Schäumen besteht darin, dass diese auch mit anisotroper Strukturierung versehen werden können, indem sie verformt werden. Dadurch ergibt sich eine Streckung oder Stauchung der Maschen oder Zellen in eine Richtung und damit richtungsabhängige Eigenschaften, z. B. Durchströmungswiderstand, thermische und elektrische Eigenschaften etc.. Diese Verformung kann auch kontinuierlich über eine bestimmte Dimension erfolgen, so dass sich eine allmähliche Veränderung der Anisotropie ergibt und damit geometrisch gradierte Eigenschaften entstehen.Another advantage of using mi CROSTRUCTURED NETWORKS / FUSES is that they can also be provided with anisotropic structuring by being deformed. This results in a stretching or compression of the mesh or cells in one direction and thus directional properties, eg. B. Durchströmungswiderstand, thermal and electrical properties, etc .. This deformation can also take place continuously over a certain dimension, so that there is a gradual change in the anisotropy and thus geometrically graded properties arise.

Weiterhin ist die Verwendung schaumähnlicher dreidimensional mikrostrukturierter Materialien möglich und sinnvoll, wie sie z. B. durch Textiltechniken aus Metalldrähten, Keramik- und Glasfasern oder indirekt aus Glas und Keramiken hergestellt werden können.Farther the use is foam-like Three-dimensional microstructured materials possible and meaningful, as z. B. by textile techniques of metal wires, ceramic and glass fibers or indirectly made of glass and ceramics can.

Weiterhin können Öffnungen für die Einführung von Sensoren etc. angebracht sein.Farther can have openings for the introduction be mounted by sensors, etc.

Für die Herstellung der Netzwerke können auch generative Verfahren, wie z. B. SLS (Selektives Lasersintern), 3DP (3D-Printing), FDM (Fused Deposition Modeling) angewandt werden. In diesem Fall sind der geometrischen Gestaltung der Netzwerke keine Grenzen gesetzt. Ebenso ist es möglich, dass durch Laminieren gestanzter und dreidimensionaler geformter Folien solche Netzwerke hergestellt werden können. In diesem Falle ist das Netzwerk leicht an planare Umhüllungen adaptierbar.For the production the networks can too generative procedures, such as B. SLS (Selective Laser Sintering), 3DP (3D Printing), FDM (Fused Deposition Modeling). In this case, the geometric design of the networks are not Set limits. It is also possible that by laminating punched and three-dimensional shaped Films such networks can be produced. In this case that is Network easily on planar claddings adaptable.

Die formschlüssige Verbindung von zwei oder mehr Teilen der Umhüllung ist beispielsweise durch Laserschweißen oder durch Fügefolien möglich.The positive Connection of two or more parts of the enclosure is for example by laser welding or by joining foils possible.

Im weiteren wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.in the Further, the invention will be explained in more detail in several embodiments.

Beispiel 1:Example 1:

Ein quaderförmiger Mikroreaktor ist aufgebaut aus einem Netzwerk, dessen Kavitäten wie folgt aufgebaut sind: Jede Kavität besteht aus einem Hohlraum mit einem Durchmesser von ca. 300 μm, die benachbart ist von im Mittel 12 gleichartigen Kavitäten, wobei die Öffnung zu den benachbarten Kavitäten einen in etwa kreisförmigen Querschnitt mit einem mittleren Durchmesser von ca. 160 μm besitzt. Das Netzwerk selbst besteht aus dünnen Stäbchen aus Aluminiumoxidkeramik, die im Mittel etwa 50 μm dick und ca. 120 μm lang sind. Jeweils vier dieser Stäbchen sind in jeweils ihren Endpunkten so miteinander verbunden, dass sie die beschriebenen Kavitäten bilden. Das Verhältnis des Volumens der Kavitäten zum Volumenanteil der das Netzwerk bildenden Stäbchen beträgt etwa 5,25, was einer offenen Porosität des Netzwerkes von 84% entspricht.One cuboid Microreactor is composed of a network whose cavities like follows are constructed: Each cavity consists of a cavity with a diameter of about 300 microns, adjacent is of an average 12 similar cavities, the opening to the neighboring cavities a roughly circular Cross section has a mean diameter of about 160 microns. The network itself consists of thin rods of alumina ceramics, the average about 50 microns thick and approx. 120 μm are long. Each of these four rods are in their own Endpoints interconnected so that they are the described wells form. The relationship the volume of the cavities to the volume fraction of the network forming rods is about 5.25, which is an open porosity of the network of 84%.

Die Kavitäten erstrecken sich wiederholt in alle drei Raumrichtungen; etwa 80 Kavitäten in x-Richtung, ca. 40 in y-Richtung und ca. 12 in z-Richtung, wodurch sich ein Körper der Abmessungen von ca. 20 × 10 × 3 mm ergibt. Die Seitenflächen des Körpers sind aus dichten Aluminiumoxidkeramikflächen, die eine Dicke von zusätzlich 1 mm besitzen, gebildet.The wells extend repeatedly in all three spatial directions; about 80 wells in the x-direction, about 40 in the y-direction and about 12 in the z-direction, which a body the dimensions of about 20 × 10 × 3 mm. The side surfaces of the body are made of dense aluminum oxide ceramic surfaces, which have an additional thickness of 1 mm have formed.

Bei 3/4 des Netzwerkes, d. h. auf in einem Volumen von 15 × 10 × 3 mm ist die Oberfläche der Keramikstäbchen mit einem Netzwerk von feinen Gräben versehen, die ca. 100 nm breit und 10 nm tief sind. Auf der Oberfläche der Keramik in dem Teilvolumen des Netzwerkes ist eine wenige Nanometer dünne Schicht von sehr feinen Platinpartikeln aufgebracht.at 3/4 of the network, d. H. in a volume of 15 × 10 × 3 mm the surface the ceramic sticks with a network of fine trenches provided, which are about 100 nm wide and 10 nm deep. On the surface of the Ceramics in the sub-volume of the network is a few nanometers thin layer applied by very fine platinum particles.

An den die Stirnseiten des Mikroreaktors bildenden Flächen, d. h. den beiden gegenüberliegenden y-z-Außenflächen des Mikroreaktors, ist mittig oder mittig versetzt eine runde Auslassöffnung und zwei Einlassöffnungen mit Durchmesser 1 mm angebracht. Direkt an die beiden Einlassöffnungen schließt sich der unbeschichtete Teil des Netzwerkes an, so dass die einströmenden Medien erst nach dem passieren von 20 Kavitäten in x-Richtung mit dem katalytisch wirksamen Platin an der Oberfläche des Netzwerkes in Kontakt geraten. Der Mikroreaktor dient als katalytisch unterstützte Misch- und Reaktionsstrecke, der bei Durchströmung mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium je nach dessen Viskosität eine definierte Verweilzeit und Reaktionszeit besitzt.At the faces of the microreactor forming surfaces, d. H. the two opposite y-z outer surfaces of the Microreactor, is centered or centrally offset one round outlet opening and two inlets with a diameter of 1 mm. Directly to the two inlet openings closes the uncoated part of the network so that the incoming media only after the passage of 20 cavities in the x-direction with the catalytic effective platinum on the surface get in contact with the network. The microreactor serves as a catalytic supported Mixing and reaction path, which when flowing with a liquid or gaseous Medium depending on its viscosity has a defined residence time and reaction time.

Beispiel 2:Example 2:

Ein Mikroreaktor ist aufgebaut aus einer Kombination aus zwei verschiedenen Netzwerken. Netzwerk 1 ist aufgebaut aus Kavitäten wie in Beispiel 1 beschrieben. Auf der Oberfläche der Aluminiumoxid-Keramikstäbchen des Netzwerkes ist eine wenige Nanometer dünne Schicht von sehr feinen Titanoxidpartikeln aufgebracht. Die Kavitäten erstrecken sich wiederholt in alle drei Raumrichtungen; etwa 80 Kavitäten in x-Richtung, ca. 80 in y-Richtung und ca. 12 in z-Richtung, wodurch sich ein Körper der Abmessungen von ca. 20 × 20 × 3 mm ergibt. Die Seitenflächen x-z und y-z-Seitenflächen des Körpers sind aus dichten Aluminiumoxidkeramikflächen, die eine Dicke von zusätzlich 1 mm besitzen, gebildet. In den die Stirnseiten des Mikroreaktors bildenden Flächen, d. h. den beiden gegenüberliegenden y-z-Außenflächen des Mikroreaktors ist mittig jeweils eine runde Auslassöffnung und Einlassöffnung mit Durchmesser 1 mm angebracht. Die x-y Oberseite des Netzwerkes wird von einer durchsichtigen, 1 mm dicken Saphirscheibe begrenzt, die Unterseite von einer porösen Aluminiumoxidkeramikfläche mit einer Porenweite von etwa 50 nm. Daran schließt sich Netzwerk 2 an mit Kavitäten, bestehend aus einem Hohlraum mit einem Durchmesser von ca. 250 μm, die benachbart ist von im Mittel 12 gleichartigen Kavitäten, wobei die Öffnung zu den benachbarten Kavitäten einen in etwa kreisförmigen Querschnitt mit einem mittleren Durchmesser von ca. 120 μm besitzt.A microreactor is made up of a combination of two different networks. Network 1 is composed of cavities as described in Example 1. On the surface of the alumina ceramic rods of the network, a few nanometers thick layer of very fine titanium oxide particles is applied. The cavities extend repeatedly in all three spatial directions; about 80 cavities in the x direction, about 80 in the y direction and about 12 in the z direction, resulting in a body of dimensions of about 20 × 20 × 3 mm. The side surfaces xz and yz side surfaces of the body are formed of dense alumina ceramic surfaces having an additional thickness of 1 mm. In the end faces of the microreactor forming surfaces, ie, the two opposite yz outer surfaces of the microreactor a circular outlet opening and inlet opening with a diameter of 1 mm is mounted centrally. The xy top of the Network is bounded by a transparent, 1 mm thick sapphire disk, the bottom of a porous alumina ceramic surface with a pore width of about 50 nm. This is followed by network 2 with cavities, consisting of a cavity with a diameter of about 250 microns, adjacent is of a mean 12 similar cavities, the opening to the adjacent cavities has an approximately circular cross section with an average diameter of about 120 microns.

Das Netzwerk selbst besteht aus dünnen Stäbchen aus Aluminiumoxidkeramik, die im Mittel etwa 50 μm dick und ca. 100 μm lang sind. Jeweils vier dieser Stäbchen sind in jeweils ihren Endpunkten so miteinander verbunden, dass sie die beschriebenen Kavitäten bilden. Das Verhältnis des Volumens der Kavitäten zum Volumenanteil der das Netzwerk bildenden Stäbchen beträgt etwa 3, was einer offenen Porosität des Netzwerkes von 75% entspricht. Die Kavitäten erstrecken sich wiederholt in alle drei Raumrichtungen; etwa 100 Kavitäten in x-Richtung, ca. 100 in y-Richtung und ca. 15 in z-Richtung, wodurch sich ein Körper der Abmessungen von ca. 20 × 20 × 3 mm ergibt. Die Seitenflächen des Körpers sind bis auf die obere x-y Fläche aus dichten Aluminiumoxidkeramikflächen, die eine Dicke von zusätzlich 1 mm besitzen, gebildet. An den die Stirnseiten des Mikroreaktors bildenden Flächen, d. h. den beiden gegenüberliegenden y-z-Außenflächen des Mikroreaktors, ist mittig jeweils eine runde Auslassöffnung und Einlassöffnung mit Durchmesser 1 mm angebracht.The Network itself consists of thin rods Alumina ceramics, which are on average about 50 microns thick and about 100 microns long. Four of these sticks are connected in their respective endpoints so that they the described cavities form. The relationship the volume of the cavities to the volume fraction of the network forming rods is about 3, which is an open porosity of the network of 75%. The cavities extend repeatedly in all three spatial directions; about 100 cavities in x-direction, about 100 in the y direction and about 15 in the z direction, resulting in a body of Dimensions of about 20 × 20 × 3 mm results. The side surfaces of the body are down to the top x-y area made of dense aluminum oxide ceramic surfaces, which have an additional thickness of 1 mm own, formed. At the end faces of the microreactor forming surfaces, d. H. the two opposite y-z outer surfaces of the Microreactor, is centered in each case with a round outlet opening and inlet opening Diameter 1 mm attached.

Der gesamte Mikroreaktor besitzt damit die Abmessungen von 22 × 22 × 9 mm. Die zwei Netzwerke bilden zwei Reaktions- und Verweilräume, die durch die poröse Zwischenschicht in Verbindung stehen. Im oberen Raum kann durch die Bestrahlung mit UV-Licht von außen durch die Saphirfläche hindurch eine photokatalytische Reaktion an der Titanoxidoberfläche der Stäbchen mit dem durch die obere Einlassöffnung zugeführten Medium initiiert werden. Während ein Teil der Reaktionsprodukte durch den oberen Auslass den Reaktionsraum verlässt und z. B. im Kreislauf wieder zugeführt wird, gelangt ein anderer Teil der Reaktionsprodukte durch die poröse Zwischenschicht in den zweiten Reaktionsraum und wird dort mit einem weiteren, durch die untere Einlassöffnung zugeführten Medium vermischt bzw. weiter reagiert.Of the entire microreactor thus has the dimensions of 22 × 22 × 9 mm. The two networks form two reaction and residence spaces, through the porous one Intermediate layer communicate. In the upper room can through irradiation with UV light from outside through the sapphire surface photocatalytic reaction at the titanium oxide surface of the rod with the through the upper inlet opening supplied Medium be initiated. While a portion of the reaction products through the upper outlet the reaction space leaves and Z. B. is recycled in the circuit, another comes Part of the reaction products through the porous intermediate layer in the second Reaction space and is there with another, through the lower inlet port supplied Medium mixed or reacted further.

Beispiel 3:Example 3:

Ein quaderförmiger Mikroreaktor ist aufgebaut aus einem Netzwerk, dessen Kavitäten wie folgt aufgebaut sind: Jede Kavität besteht aus einem quaderförmigen Hohlraum mit einer Abmessung von ca. 100 μm in x-Richtung, ca. 80 μm in y-Richtung und ca.One cuboid Microreactor is composed of a network whose cavities like follows are constructed: Each cavity consists of a cuboid Cavity with a dimension of approx. 100 μm in x-direction, approx. 80 μm in y-direction and approx.

300 μm in z-Richtung. Das Netzwerk selbst besteht aus dünnen Stäbchen aus Siliciumcarbidkeramik, die im Mittel etwa 25 μm dick sind und die Kanten der Kavitäten bilden. Das Verhältnis des Volumens der Kavitäten zum Volumenanteil der das Netzwerk bildenden Stäbchen beträgt etwa 9,2, was einer offenen Porosität des Netzwerkes von 90% entspricht.300 μm in z-direction. The network itself consists of thin rods of silicon carbide ceramics, the average about 25 microns are thick and form the edges of the cavities. The ratio of Volume of the cavities to the volume fraction of the network forming rods is about 9.2, which is an open porosity of the network of 90%.

Die Kavitäten erstrecken sich wiederholt in alle drei Raumrichtungen; etwa 200 Kavitäten in x-Richtung, ca. 125 in y-Richtung und ca. 10 in z-Richtung, wodurch sich ein Körper der Abmessungen von ca. 20 × 10 × 3 mm ergibt. Die Seitenflächen des Körpers sind aus dichten Siliciumcarbidkeramikflächen, die eine Dicke von zusätzlich 1 mm besitzen, gebildet.The wells extend repeatedly in all three spatial directions; about 200 wells in the x-direction, about 125 in the y-direction and about 10 in the z-direction, which a body the dimensions of about 20 × 10 × 3 mm. The side surfaces of the body are made of dense silicon carbide ceramic surfaces, which have an additional thickness of 1 mm have formed.

An den die Stirnseiten des Mikroreaktors bildenden Flächen, d. h. den beiden gegenüberliegenden y-z-Außenflächen des Mikroreaktors ist mittig jeweils eine runde Aus- bzw. Einlassöffnung mit Durchmesser 1 mm angebracht. Der Mikroreaktor dient als temperierbare Verweil- und Reaktionsstrecke, der bei Durchströmung mit einem flüssigen oder gasförmigen Medium je nach dessen Viskosität eine definierte Verweilzeit besitzt. Durch die gute Wärmeleitfähigkeit der Siliciumcarbidkeramik kann die Kühlung bzw. Heizung durch ein auf die außenliegenden xy-Flächen aufgebrachtes selbstregelndes Heiz/Kühlelement vorgenommen werden.At the faces of the microreactor forming surfaces, d. H. the two opposite y-z outer surfaces of the Micro reactor is centered in each case with a round outlet or inlet opening Diameter 1 mm attached. The microreactor serves as a temperature-controlled Indwelling and reaction zone, which flows through with a liquid or gaseous Medium depending on its viscosity has a defined residence time. Due to the good thermal conductivity of the Silicon carbide ceramics can be used for cooling or heating by an applied to the outer xy surfaces self-regulating heating / cooling element be made.

Beispiel 4:Example 4:

Ein quaderförmiger Mikroreaktor ist aufgebaut aus einem Netzwerk wie in Beispiel 3. Die jeweils außenliegenden Kavitäten sind mit einem Borosilikatglas gefüllt, so dass sich eine dichte Außenwandung aus Borosilikatglas ergibt. Zusätzlich sind in den Ecken des Quaders jeweils etwa 500 Kavitäten mit Borosilikatglas gefüllt, wodurch sich der durch die freien Kavitäten gebildete Raum zu den beiden yz-Stirnseiten hin gleichmäßig verengt. Das Verhältnis des Volumens der Kavitäten zum Volumenanteil der das Netzwerk bildenden Stäbchen beträgt etwa 9,2, was einer offenen Porosität des Netzwerkes von 90% entspricht. Das Verhältnis der offenen zu den durch Borosilikatglas gefüllten Kavitäten beträgt etwa 3,3.One cuboid Microreactor is composed of a network as in Example 3. The outer ones wells are filled with a borosilicate glass, so that a dense outer wall made of borosilicate glass. additionally are each about 500 cavities in the corners of the cuboid Borosilicate glass filled, whereby the space formed by the free cavities to the two yz end faces evenly narrowed. The relationship the volume of the cavities to the volume fraction of the network forming rods is about 9.2, which is an open porosity of the network of 90%. The ratio of open to borosilicate glass filled wells is about 3.3.

An den die Stirnseiten des Mikroreaktors bildenden Flächen, d. h. den beiden gegenüberliegenden y-z-Außenflächen des Mikroreaktors ist mittig jeweils eine runde Aus- bzw. Einlassöffnung mit Durchmesser 1 mm angebracht. Der Mikroreaktor dient als Misch-, Verweil- und Reaktionsstrecke. Durch die verschlossenen Ecken des quaderförmigen Mikroreaktors ergibt sich eine besonders gute Führung und Mischung der zugeführten Medien.At the faces of the microreactor forming surfaces, d. H. the two opposite y-z outer surfaces of the Micro reactor is centered in each case with a round outlet or inlet opening Diameter 1 mm attached. The microreactor serves as a mixed, Residence and reaction path. Through the closed corners of the cuboid Microreactor results in a particularly good management and mixing of the supplied media.

Claims (18)

Mikroreaktor, bestehend aus einer dichten Umhüllung mit mindestens einer Einund einer Auslassöffnung, wobei innerhalb der Umhüllung ein oder mehrere offenzellige/-s, dreidimensional mikrostrukturierte/-s Netzwerk/-e angeordnet ist/sind, wobei das oder die Netzwerk/-e nur aus Glas, Metall oder Keramik oder aus Verbindungen oder aus Verbunden dieser Materialien besteh-t/en, Maschen- oder Zellweiten von ≤ 500 μm und offene Porositäten von ≥ 50 Vol.-% aufweis-t/en, und wobei das oder die ein oder mehreren offenzellige/-n, dreidimensional mikrostrukturierte/-n Netzwerk/-e eine Mikrostrukturierung aufweis-t/en, die in Form von dreidimensional in allen Raumrichtungen angeordneten Kavitäten ausgeführt ist/sind, wobei das Verhältnis von Kavitätsvolumen zu Netzwerkvolumen größer 1 ist, und wobei in dem oder den offenzelligen, dreidimensional mikrostrukturierten Netzwerk/-en Verweil-, Misch- und Reaktionsstrecken oder -räume gebildet sind.Microreactor consisting of a tight enclosure with at least one inlet and one outlet opening, wherein within the wrapping one or more open-cell / -s, three-dimensional microstructured / -s Network / is arranged / are, whereby the or the network / s only of glass, metal or ceramic or of compounds or of Connected to these materials are / mesh size or cell widths of ≤ 500 μm and open porosities of ≥ 50 vol.% and the one or more open-cell / -n, three-dimensional microstructured / -n network / microstructuring exhibited, arranged in the form of three-dimensional in all spatial directions wells is / are executed, the ratio from cavity volume to Network volume is greater than 1, and wherein in the or the open-cell, three-dimensional microstructured Network formed dwell, mixing and reaction sections or spaces are. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem als Netzwerk ein Keramiknetzwerk, eine offenzellige Schaumkeramik, ein offenzelliger Metallschaum und/oder ein offenzelliger Glasschaum eingesetzt sind.A microreactor according to claim 1, wherein as a network a ceramic network, an open cell ceramic foam, an open cell Metal foam and / or an open-cell glass foam are used. Mikroreaktor nach Anspruch 2, bei dem das Keramiknetzwerk oder die offenzellige Schaumkeramik aus Al2O3 oder aus SiC besteht.Microreactor according to claim 2, wherein the ceramic network or the open-cell foam ceramic consists of Al 2 O 3 or of SiC. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem die Umhüllung aus Glas, Keramik oder Metall oder Verbindungen oder Verbunden dieser Materialien besteht.A microreactor according to claim 1, wherein the enclosure is made of Glass, ceramic or metal or compounds or composites thereof Materials exists. Mikroreaktor nach Anspruch 4, bei dem die Umhüllung aus dem gleichen, aber dichten Material, wie das Netzwerk besteht.A microreactor according to claim 4, wherein the enclosure is made of the same but dense material as the network is made up of. Mikroreaktor nach Anspruch 4, bei dem die Umhüllung ganz oder teilweise aus einem optisch durchsichtigen Material besteht.A microreactor according to claim 4, wherein the casing is whole or partially made of an optically transparent material. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem das Netzwerk aus einem mit Metall oder Glas teilweise gefüllten Keramiknetzwerk oder Schaumkeramik besteht.A microreactor according to claim 1, wherein the network from a metal or glass partially filled ceramic network or Foam ceramic exists. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem die Maschen- oder Zellweiten zwischen 20 und 300 μm betragen.Microreactor according to claim 1, in which the mesh or cell widths between 20 and 300 microns. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem das Netzwerk innerhalb der Umhüllung unterschiedliche Maschen- oder Zellweiten aufweist.A microreactor according to claim 1, wherein the network inside the serving has different mesh or cell widths. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem die offene Porosität zwischen 75 und 90 Vol.-% liegt.A microreactor according to claim 1, wherein the open porosity between 75 and 90% by volume. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem das Verhältnis von Kavitätsvolumen zu Netzwerkvolumen zwischen 3 und 10 liegt.A microreactor according to claim 1, wherein the ratio of cavity volume to network volume is between 3 and 10. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche des Netzwerkes zur Oberflächenvergrößerung strukturiert ist.A microreactor according to claim 1, wherein the surface of the Structured network for surface augmentation is. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem das Netzwerk aus einem katalytisch wirkenden Material ganz oder teilweise besteht oder mit einem katalytisch wirkenden Material ganz oder teilweise beschichtet ist.A microreactor according to claim 1, wherein the network consists of a catalytically active material wholly or partially or with a catalytically active material wholly or partly is coated. Mikroreaktor nach Anspruch 13, bei dem das katalytische Material photoinitiierbar, strahleninitiierbar, chemisch initiierbar, thermisch initiierbar ist.A microreactor according to claim 13, wherein the catalytic Photoinitizable, radiation-initiatable, chemically-initiatable, is thermally initiated. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem das Material des Netzwerkes ganz oder teilweise aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht.A microreactor according to claim 1, wherein the material of the network wholly or partly made of an electrically conductive material consists. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem weitere Öffnungen in der Umhüllung für Sensoren oder Aktoren vorhanden sind.A microreactor according to claim 1, wherein further openings in the serving for sensors or actuators are present. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem mehrere Netzwerke innerhalb der Umhüllung durch dichte oder mikroporöse Trennschichten separiert angeordnet sind.A microreactor according to claim 1, wherein multiple networks inside the serving by dense or microporous Separating layers are arranged separated. Mikroreaktor nach Anspruch 1, bei dem das Netzwerk eine anisotrope Mikrostrukturierung aufweist.A microreactor according to claim 1, wherein the network has an anisotropic microstructuring.
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