JP2005066509A - Production method for catalytic reactor - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method for a catalytic reactor by which a catalyst can be carried in a groove at a high precision and deposited there without being damaged. <P>SOLUTION: The zigzag groove 56a is formed in one face 54a of a first substrate 54. A carrier film 70 is formed in the entire surface area of a face 54a of the first substrate 54 and a protection resin film 71 is formed on the carrier film 70. If the face 54a is polished, the carrier film 70 and the protection resin film 71 remain in the inner wall face of the groove 56a, meanwhile, the carrier film 70 and the protection resin film 71 are removed from the part other than the groove 56. Next, if the remaining protection resin film 71 is removed and a catalyst dispersion or a catalyst solution is applied to the face 54a, the catalyst is deposited on the position of the naked carrier film 70 of the groove 56a prior to the exposed part of the first substrate 54 so as to form a catalyst carrier film 59 on the groove 56a. Next, a second substrate 55 is joined to the face 54a of the first substrate 54. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、一方の面に溝が形成された第一基板の前記溝に触媒が設けられた触媒反応器を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a catalyst reactor in which a catalyst is provided in the groove of a first substrate having a groove formed on one surface.

近年では、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んにおこなわれている。燃料電池は、燃料と大気中の酸素と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ものであり、将来性に富む有望な電池であると位置付けられている。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・貯蔵に問題がある。そこで、アルコール類及びガソリンといった液体燃料を用いれば液体燃料を貯蔵するためのシステムが比較的小型になるが、液体燃料と水蒸気を高温に加熱して反応させることによって発電に必要な水素を生成する改質装置が必要である。燃料改質型の燃料電池を小型の電子機器の電源として用いる場合には、燃料電池だけでなく改質装置も小型化する必要がある。   In recent years, research and development have been actively conducted on fuel cells that can achieve high energy use efficiency. BACKGROUND ART A fuel cell is a promising battery that is promising and promising because it directly extracts electric energy from chemical energy by electrochemically reacting fuel and oxygen in the atmosphere. The fuel used in the fuel cell includes hydrogen, but there is a problem in handling and storage due to being a gas at room temperature. Therefore, if liquid fuels such as alcohols and gasoline are used, the system for storing the liquid fuel becomes relatively small, but the hydrogen necessary for power generation is generated by heating and reacting the liquid fuel and water vapor to a high temperature. A reformer is required. When a fuel reforming type fuel cell is used as a power source for a small electronic device, it is necessary to downsize not only the fuel cell but also the reforming apparatus.

一方、このような燃料電池の改質装置には改質中に生じた不要の一酸化炭素等の副生成物を除去するために触媒を適用することが検討され、触媒としては例えば特許文献1に記載されたものがある。
特開平10−202101号公報
On the other hand, application of a catalyst to such a fuel cell reforming apparatus in order to remove unnecessary by-products such as carbon monoxide generated during reforming has been studied. There is what is described in.
JP-A-10-202101

ところで、改質装置に形成された流路内に触媒を担持させる場合、流路が微細なため、流路内に触媒を効率的に担持させることが困難であるといった問題を生じていた。比較的簡単に触媒を流路内に担持させる方法として、二枚の基板を接着する前に、一方の基板に形成された流路となる溝に金属粒子等を含む触媒を吹き付ける方法があるが、触媒が溝に十分に担持することが困難なことに加えて、溝のみに正確に位置を合わせて触媒を吹き付けることが難しかった。このため溝以外の基板の貼り合わせ面にまで触媒が担持されると、基板同士を良好に接合できないばかりでなく、触媒のために基板間に生じる隙間によって流路から流体が漏れてしまうといった問題を引き起こしてしまった。   By the way, when the catalyst is supported in the flow path formed in the reformer, there is a problem that it is difficult to efficiently support the catalyst in the flow path because the flow path is fine. As a method of supporting the catalyst in the flow path relatively easily, there is a method in which a catalyst containing metal particles or the like is sprayed into a groove that forms a flow path formed on one substrate before bonding the two substrates. In addition to the fact that it is difficult for the catalyst to be sufficiently supported in the groove, it is difficult to spray the catalyst with the position accurately aligned only in the groove. For this reason, when the catalyst is supported on the bonding surface of the substrate other than the groove, not only the substrates cannot be bonded well, but also a fluid leaks from the flow path due to a gap generated between the substrates due to the catalyst. Has caused.

そこで、本発明は、上記のような問題点を解決しようとしてなされたものであり、触媒を損傷させずに溝に正確に位置を合わせて担持させることができる触媒反応器の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a method for producing a catalytic reactor that can be supported by aligning the groove accurately without damaging the catalyst. For the purpose.

以上の課題を解決するために、請求項1に記載の発明のように、一方の面に溝が形成された第一基板の前記一方の面に担体膜を成膜する工程と、
次いで、前記担体膜上に保護膜を成膜する工程と、
次いで、前記一方の面を研磨することによって前記一方の面のうち前記溝以外の部分に形成された保護膜及び担体膜を除去する工程と、
次いで、前記溝に残留した保護膜を除去する工程と、
次いで、触媒を含有した触媒含有液を前記一方の面に塗布することによって前記溝に残留した担体膜に触媒を担持させる工程と、
を含む触媒反応器の製造方法を提供する。
In order to solve the above problems, as in the invention described in claim 1, a step of forming a carrier film on the one surface of the first substrate having a groove formed on one surface;
Next, forming a protective film on the carrier film;
Next, the step of removing the protective film and the carrier film formed on the one surface other than the groove by polishing the one surface;
Next, removing the protective film remaining in the groove;
Next, a step of supporting the catalyst on the carrier film remaining in the groove by applying a catalyst-containing liquid containing the catalyst to the one surface;
The manufacturing method of the catalytic reactor containing this is provided.

請求項1に記載の発明では、溝が形成された面に担体膜を成膜すると溝の内壁面にも担体膜が形成され、担体膜上に保護膜を形成すると溝にも担体膜を介して保護膜が形成される。次にその面を研磨するだけで、溝以外の部分では保護膜及び担体膜が除去され、溝の内壁面に担体膜及び保護膜を残留させることができる。ここで、溝には保護膜が形成されているから、溝に形成された担体膜が研磨の際に損傷しない。
そして、溝に残留した保護膜を除去した後に溝が形成された面に触媒含有液を塗布すると、触媒は担体膜が除去された部分よりも溝に残留した担体膜に優先的に担持される。
In the first aspect of the invention, when the carrier film is formed on the surface on which the groove is formed, the carrier film is also formed on the inner wall surface of the groove, and when the protective film is formed on the carrier film, the groove is also interposed through the carrier film. Thus, a protective film is formed. Next, by simply polishing the surface, the protective film and the carrier film are removed at portions other than the groove, and the carrier film and the protective film can remain on the inner wall surface of the groove. Here, since the protective film is formed in the groove, the carrier film formed in the groove is not damaged during polishing.
Then, when the catalyst-containing liquid is applied to the surface where the groove is formed after removing the protective film remaining in the groove, the catalyst is preferentially supported on the carrier film remaining in the groove rather than the portion where the carrier film is removed. .

請求項2に記載の発明のように、一方の面に溝が形成された第一基板の前記一方の面に担体膜を成膜する工程と、
次いで、触媒を含有した触媒含有液を前記一方の面に塗布することによって前記担体膜に触媒を担持させる工程と、
次いで、触媒を担持した前記担体膜上に保護膜を成膜する工程と、
次いで、前記一方の面を研磨することによって前記一方の面のうち前記溝以外の部分に形成された保護膜及び担体膜を除去する工程と、
次いで、前記溝に残留した保護膜を除去する工程と、
を含む触媒反応器の製造方法を提供する。
As in the invention according to claim 2, a step of forming a carrier film on the one surface of the first substrate having a groove formed on one surface;
Next, a step of supporting the catalyst on the carrier film by applying a catalyst-containing liquid containing a catalyst to the one surface;
Next, a step of forming a protective film on the carrier film carrying the catalyst;
Next, the step of removing the protective film and the carrier film formed on the one surface other than the groove by polishing the one surface;
Next, removing the protective film remaining in the groove;
The manufacturing method of the catalytic reactor containing this is provided.

請求項2に記載の発明では、溝が形成された面に担体膜を成膜すると溝の内壁面にも担体膜が形成され、触媒含有液を担体膜に塗布することによって触媒が担体膜に担持される。触媒を担持した担体膜上に保護膜を形成すると溝にも担体膜を介して保護膜が形成される。次にその面を研磨するだけで、溝以外の部分では保護膜及び担体膜が除去され、溝の内壁面に担体膜及び保護膜を触媒とともに残留させることができる。ここで、溝には保護膜が形成されているから、溝に形成された担体膜が研磨の際に損傷しない。   In the invention according to claim 2, when the carrier film is formed on the surface on which the groove is formed, the carrier film is also formed on the inner wall surface of the groove, and the catalyst is applied to the carrier film by applying the catalyst-containing liquid to the carrier film. Supported. When a protective film is formed on the carrier film carrying the catalyst, a protective film is also formed in the groove via the carrier film. Next, by simply polishing the surface, the protective film and the carrier film are removed at portions other than the groove, and the carrier film and the protective film can be left together with the catalyst on the inner wall surface of the groove. Here, since the protective film is formed in the groove, the carrier film formed in the groove is not damaged during polishing.

請求項3に記載の発明のように、請求項1又は2に記載の触媒反応器の製造方法であって、前記担体膜を金属酸化物の膜とした触媒反応器の製造方法を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a catalytic reactor according to the first or second aspect, wherein the carrier film is a metal oxide film.

請求項4に記載の発明のように、請求項1から3の何れか一項に記載の触媒反応器の製造方法であって、前記保護膜を除去する工程の後に第二基板を前記第一基板の一方の面に接合する工程を含む触媒反応器の製造方法を提供する。   According to a fourth aspect of the present invention, in the catalyst reactor manufacturing method according to any one of the first to third aspects, the second substrate is moved to the first after the step of removing the protective film. Provided is a method for producing a catalytic reactor including a step of bonding to one surface of a substrate.

請求項4に記載の発明では、溝の形成された面に第二基板を接合すると、溝が内部空間となりその内部空間の壁面に触媒が担持されることになる。   In the invention according to claim 4, when the second substrate is joined to the surface on which the groove is formed, the groove becomes an internal space, and the catalyst is supported on the wall surface of the internal space.

請求項5に記載の発明のように、請求項1から4の何れか一項に記載の触媒反応器の製造方法であって、前記保護膜をアルカリ溶液に可溶な樹脂とした触媒反応器の製造方法を提供する。   A method for producing a catalytic reactor according to any one of claims 1 to 4, as in the invention according to claim 5, wherein the protective film is a resin soluble in an alkaline solution. A manufacturing method is provided.

請求項1に記載の発明によれば、研磨の際には溝に保護膜が形成されているから溝に形成された担体膜を損傷させず、そのため触媒も損傷させずに良好に溝の担体膜に担持することができる。
また、研磨によって溝以外の部分では担体膜が除去されるので触媒は担体膜が除去された部分ではなく、溝の担体膜に優先的に担持されるから、溝に正確に位置を合わせて触媒を担持することができる。
また、溝からはずれた部分に触媒が残留していないので、この第一基板に第二基板を接合しようとすると接合界面には触媒が殆どない。そのため、第一基板と第二基板との界面における接合性が弱くなることを回避することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the protective film is formed in the groove at the time of polishing, the carrier film formed in the groove is not damaged, and therefore the carrier of the groove is satisfactorily damaged without damaging the catalyst. It can be supported on a membrane.
In addition, since the carrier film is removed in the portion other than the groove by polishing, the catalyst is preferentially supported on the carrier film in the groove, not on the portion from which the carrier film has been removed. Can be supported.
Further, since the catalyst does not remain in the portion deviated from the groove, there is almost no catalyst at the bonding interface when the second substrate is bonded to the first substrate. Therefore, it can be avoided that the bondability at the interface between the first substrate and the second substrate becomes weak.

請求項2に記載の発明によれば、研磨の際には溝に保護膜が形成されているから、溝に形成された担体膜が損傷せず、その担体膜に担持された触媒も損傷しない。
また、研磨によって溝以外の部分では担体膜が除去されるので、溝に正確に位置を合わせて触媒を担持することができる。
また、溝からはずれた部分に触媒が残留していないので、第一基板に第二基板を接合しようとすると接合界面には触媒が殆どない。そのため、第一基板と第二基板との界面における接合性が弱くなることを回避することができる。
According to the invention described in claim 2, since the protective film is formed in the groove at the time of polishing, the carrier film formed in the groove is not damaged, and the catalyst supported on the carrier film is not damaged. .
In addition, since the carrier film is removed in the portion other than the groove by polishing, the catalyst can be supported while accurately aligning with the groove.
Further, since the catalyst does not remain in the portion deviated from the groove, there is almost no catalyst at the bonding interface when the second substrate is bonded to the first substrate. Therefore, it can be avoided that the bondability at the interface between the first substrate and the second substrate becomes weak.

請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2に記載の発明と同様の効果を奏する。   According to invention of Claim 3, there exists an effect similar to the invention of Claim 1 or 2.

請求項4に記載の発明によれば、溝からはずれた部分に触媒が残留していないので、第一基板に第二基板を接合しようとすると接合界面には触媒が殆どない。そのため、第一基板と第二基板との界面における接合性が弱くなることを回避することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the catalyst does not remain in the portion deviated from the groove, there is almost no catalyst at the bonding interface when the second substrate is bonded to the first substrate. Therefore, it can be avoided that the bondability at the interface between the first substrate and the second substrate becomes weak.

請求項5に記載の発明によれば、アルカリ溶液を保護膜に塗布すれば、保護膜を除去することができる。   According to invention of Claim 5, if an alkaline solution is apply | coated to a protective film, a protective film can be removed.

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。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及び図示例に限定するものではない。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, although various technically preferable limitations for implementing the present invention are given to the embodiments described below, the scope of the invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.

図1は、本発明の製造方法により製造された触媒反応器を組み込んだ燃料電池式発電システム1を一部破断して示した斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view showing a fuel cell type power generation system 1 incorporating a catalytic reactor manufactured by the manufacturing method of the present invention, with a part thereof broken.

図1に示すように、燃料電池式発電システム1は、燃料9を貯蔵する燃料貯蔵モジュール2と、本発明の製造方法により製造された触媒反応器である改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44等を有した小型改質装置40を内蔵するとともに燃料貯蔵モジュール2に貯蔵された燃料9を用いて発電を行う発電モジュール3と、を具備している。   As shown in FIG. 1, a fuel cell power generation system 1 includes a fuel storage module 2 that stores fuel 9, a reforming reactor 42 that is a catalytic reactor manufactured by the manufacturing method of the present invention, and an aqueous shift reactor. And a power generation module 3 that generates power using the fuel 9 stored in the fuel storage module 2.

燃料貯蔵モジュール2は略円筒状の筐体4を有しており、この筐体4が発電モジュール3に対して着脱自在に取り付けられるようになっている。筐体4の頭頂部には円形の貫通孔5が形成されており、筐体4の外周側には、発電モジュール3で生成された副生成物の水を流通させるための第一排水管6が形成されている。燃料貯蔵モジュール2の底部には、排水用の水を貯留する排水容器7(図2に図示)が配設されており、この排水容器7に上記第一排水管6が接続されている。   The fuel storage module 2 has a substantially cylindrical casing 4, and the casing 4 is detachably attached to the power generation module 3. A circular through hole 5 is formed at the top of the casing 4, and a first drain pipe 6 for circulating the by-product water generated by the power generation module 3 is provided on the outer peripheral side of the casing 4. Is formed. A drainage container 7 (shown in FIG. 2) for storing drainage water is disposed at the bottom of the fuel storage module 2, and the first drainage pipe 6 is connected to the drainage container 7.

筐体4の内部には燃料タンク8が収納されており、燃料タンク8の外周面の一部が筐体4の外部に露出している。燃料タンク8の内部には液体の燃料9が貯蔵されている。燃料タンク8は、内部空間を有した透明又は半透明な円柱状の部材であって、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリル等の材料から構成されている。燃料タンク8の一部が露出しており、燃料タンク8が透明又は半透明であるため、燃料タンク8を通じて内部の燃料9の有無及び残量を容易に確認できるようになっている。   A fuel tank 8 is housed inside the housing 4, and a part of the outer peripheral surface of the fuel tank 8 is exposed to the outside of the housing 4. Liquid fuel 9 is stored inside the fuel tank 8. The fuel tank 8 is a transparent or translucent columnar member having an internal space, and is made of a material such as polyethylene, polypropylene, polycarbonate, or acrylic. Since part of the fuel tank 8 is exposed and the fuel tank 8 is transparent or translucent, the presence / absence and the remaining amount of the internal fuel 9 can be easily confirmed through the fuel tank 8.

燃料9は、液状の化学燃料と水との混合液であり、化学燃料としてはメタノール,エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素元素を含む化合物が適用可能である。本実施形態では、燃料9としてメタノールと水とを混合した混合液を用いている。   The fuel 9 is a liquid mixture of a liquid chemical fuel and water. As the chemical fuel, alcohols such as methanol and ethanol, and compounds containing hydrogen elements such as gasoline are applicable. In the present embodiment, a mixed liquid in which methanol and water are mixed is used as the fuel 9.

燃料タンク8の頭頂部には、燃料9を発電モジュール3に供給するための供給口10が突出して筐体4の貫通孔5にまで挿入されるように配設されており、供給口10の内部には、供給口10全体を閉塞する閉塞膜11が配設されている。燃料タンク8の内部には、図1において上下方向に延在して供給口10に挿入された供給管12が配設されている。この供給管12は、燃料タンク8の底部から供給口10内の閉塞膜11のすぐ下方にまで延在している。閉塞膜11によって供給口10が閉塞されることによって、燃料タンク8から外部に燃料9が漏出することが防止されている。   A supply port 10 for supplying the fuel 9 to the power generation module 3 protrudes from the top of the fuel tank 8 and is inserted into the through hole 5 of the housing 4. Inside, a blocking film 11 that blocks the entire supply port 10 is disposed. Inside the fuel tank 8, a supply pipe 12 extending in the vertical direction in FIG. 1 and inserted into the supply port 10 is disposed. The supply pipe 12 extends from the bottom of the fuel tank 8 to a position immediately below the blocking film 11 in the supply port 10. The supply port 10 is blocked by the blocking film 11, thereby preventing the fuel 9 from leaking from the fuel tank 8 to the outside.

次に、発電モジュール3について説明する。
発電モジュール3は、略円筒状の筐体30と、筐体30の内部に配設された小型改質装置40と、小型改質装置40の周囲であって筐体30の外周面側に配設された燃料電池91と、を備える。
Next, the power generation module 3 will be described.
The power generation module 3 includes a substantially cylindrical housing 30, a small reformer 40 disposed inside the housing 30, and a peripheral portion of the housing 30 around the small reformer 40. A fuel cell 91 provided.

燃料電池91の外側であって筐体30の外周面には、大気中の空気を吸気するための複数のスリット13,13,…が互いに平行に並んだ状態で形成されている。   A plurality of slits 13, 13,... For inhaling air in the atmosphere are formed outside the fuel cell 91 and in parallel with each other on the outer peripheral surface of the housing 30.

筐体30の頭頂部には、外部のデバイスに電気エネルギーを供給するための端子32が配設されており、端子32の周囲であって筐体30の頭頂部には、副生成物の二酸化炭素及び水蒸気等を排気するための複数の通気孔33,33,…が形成されている。   A terminal 32 for supplying electric energy to an external device is disposed on the top of the housing 30, and by-product dioxide dioxide is provided around the terminal 32 and on the top of the housing 30. A plurality of ventilation holes 33, 33,... For exhausting carbon, water vapor, and the like are formed.

筐体30の外周側には第二排水管34が配設されている。この第二排水管34は、筐体30の底部から下方に突出し、燃料貯蔵モジュール2の第一排水管6に対応する位置に配されている。第二排水管34は燃料電池91で生成された副生成物の水を流通させるためのものであり、副生成物の水は第二排水管34及び第一排水管6を通じて排水容器7へ排水されるようになっている。
また、第二排水管34にはバルブ35が配設されており、筐体30に設けられた水導入管36がバルブ35を介して第二排水管34に通じている。バルブ35及び水導入管36は燃料電池91で生成された副生成物の水を小型改質装置40に必要に応じて導入させるものであり、これにより燃料タンク8内の燃料9に含有した化学燃料の濃度をより高くすることができる。
A second drain pipe 34 is disposed on the outer peripheral side of the housing 30. The second drain pipe 34 projects downward from the bottom of the housing 30 and is disposed at a position corresponding to the first drain pipe 6 of the fuel storage module 2. The second drain pipe 34 is for circulating the by-product water generated in the fuel cell 91, and the by-product water is drained to the drainage container 7 through the second drain pipe 34 and the first drain pipe 6. It has come to be.
Further, a valve 35 is disposed in the second drain pipe 34, and a water introduction pipe 36 provided in the housing 30 communicates with the second drain pipe 34 via the valve 35. The valve 35 and the water introduction pipe 36 are used to introduce by-product water produced in the fuel cell 91 into the small reformer 40 as necessary, and thereby the chemical contained in the fuel 9 in the fuel tank 8. The fuel concentration can be increased.

筐体30の底部であってその中央部には、吸入ニップル部37が下方に突出するように配設されている。吸入ニップル部37には、先端から中心線に沿って貫通する流路が形成されている。吸入ニップル部37は、燃料貯蔵モジュール2の貫通孔5に対応する位置に配されており、燃料タンク8から燃料9を吸入するためのものである。   A suction nipple portion 37 is disposed at the bottom portion of the housing 30 at the center thereof so as to protrude downward. The suction nipple portion 37 is formed with a flow path penetrating from the tip along the center line. The suction nipple portion 37 is disposed at a position corresponding to the through hole 5 of the fuel storage module 2 and is for sucking the fuel 9 from the fuel tank 8.

以上のような燃料貯蔵モジュール2及び発電モジュール3において、燃料タンク8を収納した燃料貯蔵モジュール2を発電モジュール3に取り付けると、両モジュール2,3の接続箇所の外周側では、発電モジュール3の第二排水管34が燃料貯蔵モジュール2の第一排水管6と接続される。これにより、第二排水管34が第一排水管6に通じ合い、発電モジュール3で生成された副生成物の水を、第二排水管34から第一排水管6へと流通させて排水容器7に排出可能な状態となる。   In the fuel storage module 2 and the power generation module 3 as described above, when the fuel storage module 2 containing the fuel tank 8 is attached to the power generation module 3, the power generation module 3 is connected to the outer peripheral side of the connecting portion between the modules 2 and 3. Two drain pipes 34 are connected to the first drain pipe 6 of the fuel storage module 2. As a result, the second drain pipe 34 communicates with the first drain pipe 6, and the by-product water generated by the power generation module 3 is circulated from the second drain pipe 34 to the first drain pipe 6 to be a drain container. 7 is ready to be discharged.

一方、両モジュール2,3の接続箇所の中央部では、発電モジュール3の吸入ニップル部37が燃料貯蔵モジュール2の貫通孔5及び燃料タンク8の供給口10に挿入され、供給口10の閉塞膜11を突き破る。これにより、吸入ニップル部37が燃料タンク8の供給管12と通じ合い、燃料タンク8に貯蔵された燃料9を供給管12から吸入ニップル部37へと供給可能な状態となる。   On the other hand, in the central portion of the connection location between the modules 2 and 3, the suction nipple portion 37 of the power generation module 3 is inserted into the through hole 5 of the fuel storage module 2 and the supply port 10 of the fuel tank 8. Break through 11. As a result, the suction nipple portion 37 communicates with the supply pipe 12 of the fuel tank 8, and the fuel 9 stored in the fuel tank 8 can be supplied from the supply pipe 12 to the suction nipple portion 37.

次に、図2、図3を用いて発電モジュール3に内蔵された小型改質装置40について説明する。ここで、図2は燃料電池式発電システム1の構成を示したブロック図であり、図3は小型改質装置40を破断して示した断面図である。   Next, the small reformer 40 built in the power generation module 3 will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the fuel cell power generation system 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing the small reformer 40 in a broken view.

図2、図3に示すように、小型改質装置40は、燃料タンクから供給された燃料9を蒸発させるための蒸発器41と、蒸発器41で気化した燃料9から水素ガスと二酸化炭素ガスを生成するための改質反応器42と、改質反応器42から供給された混合気に含まれる一酸化炭素ガスと水から二酸化炭素と水素ガスを生成するための水性シフト反応器43と、水性シフト反応器43から供給された混合気に含まれる一酸化炭素ガスを酸化させて一酸化炭素ガスを除去するための選択酸化反応器44と、を備える。そして、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43、選択酸化反応器44の順に積み重なっている。   As shown in FIGS. 2 and 3, the small reformer 40 includes an evaporator 41 for evaporating the fuel 9 supplied from the fuel tank, and hydrogen gas and carbon dioxide gas from the fuel 9 vaporized by the evaporator 41. A reforming reactor 42 for generating gas, an aqueous shift reactor 43 for generating carbon dioxide and hydrogen gas from carbon monoxide gas and water contained in the gas mixture supplied from the reforming reactor 42, A selective oxidation reactor 44 for oxidizing the carbon monoxide gas contained in the air-fuel mixture supplied from the aqueous shift reactor 43 to remove the carbon monoxide gas. The evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44 are stacked in this order.

蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44は何れも、反応のための内部空間を形成した反応容器本体50と、反応容器本体50及びその内部空間を加熱するために反応容器本体50の外壁に設けられたヒータ51と、反応容器本体50及びヒータ51を内包した断熱パッケージ52と、を備える。   The evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44 all have a reaction vessel body 50 that forms an internal space for the reaction, and the reaction vessel body 50 and its internal space are heated. For this purpose, a heater 51 provided on the outer wall of the reaction vessel main body 50 and a heat insulating package 52 containing the reaction vessel main body 50 and the heater 51 are provided.

蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の何れの断熱パッケージ52も、ガラス等の比較的熱伝導率の低い断熱材で形成されている。断熱パッケージ52の内壁には、Au、Ag、Al等で形成された輻射反射膜(図示略)が形成されている。輻射反射膜は赤外線を含む電磁波に対して高反射率で反射するものであり、内部の反応容器本体50で発された電磁波が輻射反射膜で反射されることによって断熱パッケージ52に熱が伝わることが抑えられている。これにより、電磁波による輻射熱が断熱パッケージ52外に放熱することを防止できるようになっている。   All the heat insulation packages 52 of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44 are formed of a heat insulating material having a relatively low thermal conductivity such as glass. On the inner wall of the heat insulation package 52, a radiation reflection film (not shown) made of Au, Ag, Al or the like is formed. The radiation reflecting film reflects the electromagnetic wave including infrared rays with high reflectivity, and heat is transmitted to the heat insulating package 52 by the electromagnetic wave emitted from the internal reaction vessel body 50 being reflected by the radiation reflecting film. Is suppressed. Thereby, it is possible to prevent radiant heat due to electromagnetic waves from radiating outside the heat insulating package 52.

また、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の何れについても、断熱パッケージ52内の内部空間が真空に設けられているか、又は断熱パッケージ52内の内部空間にフッ素を含むメタン若しくはエタンの多ハロゲン化誘導体ガス(フレオン(商品名)ガス)又は炭酸ガスが充填されている。フッ素を含むメタン又はエタンの多ハロゲン化誘導体ガスとしては、トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン等がある。   Further, in any of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, the internal space in the heat insulation package 52 is provided in a vacuum, or the interior in the heat insulation package 52 The space is filled with methane or ethane polyhalogenated derivative gas (Freon (trade name) gas) or carbon dioxide containing fluorine. Examples of the methane or ethane polyhalogenated derivative gas containing fluorine include trichlorofluoromethane and dichlorodifluoromethane.

蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の何れについても、断熱パッケージ52の内壁の各入隅には、支持体53,53,…がそれぞれ配設されている。そして、反応容器本体50は、各支持体53により支持された状態で断熱パッケージ52の内壁から離れるようにして、断熱パッケージ52の内側に配設されている。   In each of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, supports 53, 53,... Are disposed at the respective corners of the inner wall of the heat insulation package 52. ing. The reaction vessel main body 50 is disposed inside the heat insulation package 52 so as to be separated from the inner wall of the heat insulation package 52 while being supported by each support 53.

蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の何れの反応容器本体50も、シリコン結晶、アルミニウム、ガラス等の材料で形成された二枚の基板54,55を互いに重ね合わせて接合した構造を有している。そして、図4には反応容器本体50の斜視図が示されているが、この図に示す通り、第一基板54と第二基板55との接合部には、接合面に沿った葛折り状のマイクロ流路56が形成されている。図3に示す通り、マイクロ流路56の長手方向に直角な断面形状は、アーチ状を呈している。第一基板54と第二基板55はマイクロ流路56内を流れる流体が漏洩しないように接合部で十分に接合されなければならないが、そのために陽極接合により第一基板54と第二基板55を良好に封止するには、一方をシリコン基板、他方をガラス基板とすることが好ましい。   The reaction vessel body 50 of each of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44 has two substrates 54 and 55 formed of a material such as silicon crystal, aluminum, or glass. Are superposed on each other and joined together. 4 shows a perspective view of the reaction vessel main body 50. As shown in this figure, the joint portion between the first substrate 54 and the second substrate 55 has a twisted shape along the joint surface. The micro flow path 56 is formed. As shown in FIG. 3, the cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the microchannel 56 has an arch shape. The first substrate 54 and the second substrate 55 must be sufficiently bonded at the bonding portion so that the fluid flowing in the microchannel 56 does not leak. For this purpose, the first substrate 54 and the second substrate 55 are bonded by anodic bonding. In order to seal well, it is preferable that one is a silicon substrate and the other is a glass substrate.

図5(a)は接合前の第一基板54の一方の面54aを示した平面図であり、図5(b)は第一基板54の他方の面54bを示した平面図である。第一基板54の一方の面54aには葛折り状の溝56aが形成されている。詳細には、溝56aは、縦方向に長尺となる縦直線部56bと横方向に長尺となる横直線部56cとが溝56aの一方の端部から他方の端部に向かうにつれて交互に連なるように形成されている。そして、マイクロ流路56は第一基板54の溝56a側の面54aを第二基板55に向かい合わせて第一基板54と第二基板55とを接合することによって形成されており、第二基板55によって蓋をされた溝56aがマイクロ流路56となる。マイクロ流路56としての溝56aは、第一基板54の一方の面54aにフォトリソグラフィー法・エッチング法等を適宜施すことによって形成されている。   5A is a plan view showing one surface 54a of the first substrate 54 before bonding, and FIG. 5B is a plan view showing the other surface 54b of the first substrate 54. As shown in FIG. On one surface 54a of the first substrate 54, a crease-like groove 56a is formed. Specifically, the grooves 56a are alternately arranged such that the vertical straight portions 56b that are long in the vertical direction and the horizontal straight portions 56c that are long in the horizontal direction go from one end of the groove 56a to the other end. It is formed to be continuous. The microchannel 56 is formed by bonding the first substrate 54 and the second substrate 55 with the surface 54a of the first substrate 54 on the groove 56a side facing the second substrate 55, and the second substrate 55 is joined. The groove 56 a covered with 55 becomes the microchannel 56. The groove 56a as the microchannel 56 is formed by appropriately applying a photolithography method, an etching method, or the like to one surface 54a of the first substrate 54.

第一基板54の他方の面54b、つまり反応容器本体50の外壁には、葛折り状のヒータ51が形成されている。このヒータ51は、電気抵抗性発熱体、半導体性発熱体を薄膜状に成膜したものであり、電流が流れたり電圧が印加されたりすることによって電気エネルギーで発熱するものである。葛折り状のヒータ51の両端部にはそれぞれリード線(図示略)が接続されており、どちらのリード線も断熱パッケージ52を貫通して外部にまで延出しており、リード線を通じてヒータ51に電気エネルギーが供給されるようになっている。なお、リード線が貫通している箇所は密閉されており、断熱パッケージ52の内部空間と外部との間で気体がリークしないようになっている。   On the other surface 54 b of the first substrate 54, that is, on the outer wall of the reaction vessel main body 50, a twisted heater 51 is formed. The heater 51 is formed by forming an electric resistance heating element and a semiconductor heating element in a thin film shape, and generates heat by electric energy when a current flows or a voltage is applied. Lead wires (not shown) are respectively connected to both ends of the twisted heater 51, and both lead wires extend through the heat insulating package 52 to the outside and are connected to the heater 51 through the lead wires. Electric energy is supplied. The portion where the lead wire penetrates is sealed, so that gas does not leak between the internal space of the heat insulation package 52 and the outside.

図3及び図4に示すように、マイクロ流路56の一方の端部には、流入管57が接続されており、マイクロ流路56の他方の端部には、流出管58が接続されている。流入管57は、第二基板55及び断熱パッケージ52を貫通して反応容器本体50から断熱パッケージ52の外部にまで延出している。流出管58も、第一基板54及び断熱パッケージ52を貫通して反応容器本体50から断熱パッケージ52の外部にまで延出している。   As shown in FIGS. 3 and 4, an inflow pipe 57 is connected to one end of the micro flow path 56, and an outflow pipe 58 is connected to the other end of the micro flow path 56. Yes. The inflow pipe 57 extends through the second substrate 55 and the heat insulation package 52 from the reaction vessel main body 50 to the outside of the heat insulation package 52. The outflow pipe 58 also passes through the first substrate 54 and the heat insulation package 52 and extends from the reaction vessel main body 50 to the outside of the heat insulation package 52.

そして、蒸発器41の流入管57は図1に示された吸入ニップル部37に通じており、燃料タンク8に貯蔵された燃料9が吸入ニップル部37及び流入管57を通じてマイクロ流路56に供給されるようになっている。また、蒸発器41の流入管57と吸入ニップル部37との間には、ポンプ(図示略)が設けられており、このポンプによって蒸発器41の流入管57に流れ込む燃料9の流量を調節できるようになっている。   The inflow pipe 57 of the evaporator 41 communicates with the suction nipple portion 37 shown in FIG. 1, and the fuel 9 stored in the fuel tank 8 is supplied to the micro flow path 56 through the suction nipple portion 37 and the inflow pipe 57. It has come to be. A pump (not shown) is provided between the inflow pipe 57 of the evaporator 41 and the suction nipple portion 37, and the flow rate of the fuel 9 flowing into the inflow pipe 57 of the evaporator 41 can be adjusted by this pump. It is like that.

蒸発器41の流出管58は改質反応器42の流入管57に通じており、改質反応器42の流出管58は水性シフト反応器43の流入管57に通じており、水性シフト反応器43の流出管58は選択酸化反応器44の流入管57に通じている。選択酸化反応器44の流出管58は、後述する燃料電池91の燃料極にまで通じている。   The outflow pipe 58 of the evaporator 41 communicates with the inflow pipe 57 of the reforming reactor 42, and the outflow pipe 58 of the reforming reactor 42 communicates with the inflow pipe 57 of the aqueous shift reactor 43. 43 is connected to an inflow pipe 57 of the selective oxidation reactor 44. The outflow pipe 58 of the selective oxidation reactor 44 leads to a fuel electrode of a fuel cell 91 described later.

また、選択酸化反応器44のマイクロ流路56には空気流入管60が通じており、この空気流入管60は断熱パッケージ52を貫通して外部にまで延出している。この空気流入管60はバルブ又はポンプを介してスリット13にまで通じており、外気がスリット13及び空気流入管60を介して選択酸化反応器44のマイクロ流路56に供給されるようになっている。   An air inflow pipe 60 communicates with the micro flow path 56 of the selective oxidation reactor 44, and the air inflow pipe 60 extends through the heat insulating package 52 to the outside. The air inflow pipe 60 leads to the slit 13 through a valve or a pump, and the outside air is supplied to the micro flow path 56 of the selective oxidation reactor 44 through the slit 13 and the air inflow pipe 60. Yes.

改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の何れの反応容器本体50でも、金属、金属酸化物等の触媒担持膜59がマイクロ流路56の内壁面に設けられている。触媒担持膜59は、担体に触媒を分散させ、その担体に触媒を担持したものである。担体としては、金属酸化物等の多孔質性物質を用いることができる。触媒としては、一つ又は複数の金属種、一つ又は複数の金属酸化物、これら金属種と金属酸化物を組み合わせたものを用いることができる。特に、触媒担持膜59に含まれる触媒は、不均一系触媒である。   In any of the reaction vessel main bodies 50 of the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, a catalyst supporting film 59 of metal, metal oxide or the like is provided on the inner wall surface of the microchannel 56. . The catalyst supporting film 59 is obtained by dispersing a catalyst on a carrier and supporting the catalyst on the carrier. As the carrier, a porous substance such as a metal oxide can be used. As the catalyst, one or more metal species, one or more metal oxides, or a combination of these metal species and metal oxides can be used. In particular, the catalyst contained in the catalyst supporting film 59 is a heterogeneous catalyst.

また、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の間で、触媒担持膜59は同じ材料で形成されていても良いし、異なる材料で形成されていても良い。また、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44何れでも、一つの反応器の触媒担持膜59が一種類の材料で形成されていても良いし、複数種類の材料で形成されてマイクロ流路56内の場所によって異なっていても良い。   Further, between the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, the catalyst supporting film 59 may be formed of the same material or may be formed of different materials. In any of the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, the catalyst supporting film 59 of one reactor may be formed of one kind of material, or a plurality of kinds of materials. It may be formed and differ depending on the location in the microchannel 56.

特に、改質反応器42の触媒担持膜59には、化学反応式(1)のようにメタノールと水とを反応させて二酸化炭素と水を生成することを促進させる触媒が担持されている。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 … (1)
In particular, the catalyst supporting film 59 of the reforming reactor 42 supports a catalyst that promotes the generation of carbon dioxide and water by reacting methanol and water as in chemical reaction formula (1).
CH 3 OH + H 2 O → 3H 2 + CO 2 (1)

一方、水性シフト反応器43の触媒担持膜59には、化学反応式(2)のように一酸化炭素と水を反応させて二酸化炭素と水素を生成することを促進させる触媒が担持されている。
CO+H2O→CO2+H2 … (2)
On the other hand, the catalyst supporting film 59 of the aqueous shift reactor 43 supports a catalyst that promotes the generation of carbon dioxide and hydrogen by reacting carbon monoxide and water as in chemical reaction formula (2). .
CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (2)

また、選択酸化反応器44の触媒担持膜59には、化学反応式(3)のように混合気中の一酸化炭素を選択して、一酸化炭素と酸素を反応させて二酸化炭素を生成することを促進させる触媒が担持されている。
2CO+O2→2CO2 … (3)
Further, carbon monoxide in the air-fuel mixture is selected for the catalyst supporting film 59 of the selective oxidation reactor 44 as shown in the chemical reaction formula (3), and carbon monoxide and oxygen are reacted to generate carbon dioxide. A catalyst for promoting this is supported.
2CO + O 2 → 2CO 2 (3)

なお、本実施形態では蒸発器41のマイクロ流路56の内壁面には触媒担持膜が設けられていないが、化学反応式(1)の反応を促進させる触媒担持膜が蒸発器41のマイクロ流路56の内壁面に設けられても良い。   In this embodiment, the catalyst support film is not provided on the inner wall surface of the micro flow path 56 of the evaporator 41. However, the catalyst support film that promotes the reaction of the chemical reaction formula (1) is a micro flow of the evaporator 41. It may be provided on the inner wall surface of the path 56.

次に、燃料電池91について説明する。燃料電池91は、触媒微粒子を担持させた燃料極(カソード)と、触媒微粒子を担持させた空気極(アノード)と、燃料極と空気極との間に挟まれたフィルム状のイオン伝導膜と、を具備するものである。   Next, the fuel cell 91 will be described. The fuel cell 91 includes a fuel electrode (cathode) carrying catalyst fine particles, an air electrode (anode) carrying catalyst fine particles, and a film-like ion conductive membrane sandwiched between the fuel electrode and the air electrode. Are provided.

燃料電池91においては、電気化学反応式(4)に示すように、燃料極に水素ガスが供給されると、燃料極の触媒により電子の分離した水素イオンが発生し、水素イオンがイオン伝導膜を通じて空気極へ伝導し、燃料極より電子が取り出されるようになっている。
3H2→6H++6e- … (4)
一方、電気化学反応式(5)に示すように、空気極に酸素ガスが供給されると、イオン導電膜を通過した水素イオンと、酸素ガスと、電子とが反応して、水が副生成物として生成されるようになっている。
6H++3/2O2+6e-→3H2O … (5)
燃料電池91で以上のような電気化学反応が起こることによって、電気エネルギーが生成されるようになっている。
In the fuel cell 91, as shown in the electrochemical reaction formula (4), when hydrogen gas is supplied to the fuel electrode, hydrogen ions from which electrons are separated are generated by the catalyst of the fuel electrode, and the hydrogen ions are ion-conducting membrane. It is conducted to the air electrode through, and electrons are taken out from the fuel electrode.
3H 2 → 6H + + 6e (4)
On the other hand, as shown in the electrochemical reaction equation (5), when oxygen gas is supplied to the air electrode, hydrogen ions that have passed through the ion conductive film, oxygen gas, and electrons react to generate water as a by-product. It is generated as a product.
6H + + 3 / 2O 2 + 6e → 3H 2 O (5)
Electrical energy is generated by the electrochemical reaction as described above occurring in the fuel cell 91.

次に、図6、図7を用いて、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44の製造方法について説明するが、このうち改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44に本発明の触媒反応器製造方法を適用する。   Next, a method for producing the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44 will be described with reference to FIGS. The catalytic reactor production method of the present invention is applied to the shift reactor 43 and the selective oxidation reactor 44.

まず、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44のそれぞれについて、両面が平坦である正方形状又は矩形状の基板54,55を準備する。   First, for each of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, square or rectangular substrates 54 and 55 that are flat on both sides are prepared.

そして、第一基板54の一方の面54aにフォトリソグラフィー法によってマスク(レジスト)を施すが、マスクによって覆われていない部分つまり第一基板54の一方の面54aで露出した部分の形状は葛折り状とされている。そして、第一基板54の一方の面54aに対してエッチングを行うことによって、第一基板54の一方の面54aの露出した部分が除去される。このようなフォトリソグラフィー法・エッチング法による形状加工によって、葛折り状であり断面形状アーチ状である溝56aを第一基板54の一方の面54aに形成する。その後、マスクを除去する(図6(a)又は図7(a)に図示)。なお、溝56aの形成は、フォトリソグラフィー法・エッチング法によらず、研削、ブラスト法、その他の機械的手法、化学的手法であっても良い。また、射出成形法、金型成形法、その他のモールド成形法により予め溝56aを有した第一基板54を成形しても良い。   A mask (resist) is applied to one surface 54a of the first substrate 54 by a photolithography method, but the shape of the portion not covered by the mask, that is, the portion exposed on the one surface 54a of the first substrate 54 is twisted. It is made into a shape. Then, by etching the one surface 54a of the first substrate 54, the exposed part of the one surface 54a of the first substrate 54 is removed. By the shape processing by such photolithography method / etching method, a groove 56a having a fold shape and a cross-sectional arch shape is formed on one surface 54a of the first substrate 54. Thereafter, the mask is removed (shown in FIG. 6A or FIG. 7A). The groove 56a may be formed by grinding, blasting, other mechanical methods, or chemical methods, without depending on the photolithography method or the etching method. Alternatively, the first substrate 54 having the grooves 56a may be formed in advance by an injection molding method, a mold molding method, or other molding methods.

次に、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44のそれぞれについて、以下の二通りの方法(方法1、方法2)のどちらかのようにして溝56aの内壁面に触媒担持膜59を形成する。   Next, each of the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43 and the selective oxidation reactor 44 is formed on the inner wall surface of the groove 56a in one of the following two methods (method 1 and method 2). A catalyst support film 59 is formed.

〔方法1〕
まず、図6(b)に示すように、第一基板54の溝56aが形成された面54a(溝56aの内壁面も含む。)に担体膜70をべた一面に成膜する。ここで、担体膜70をアルミナ等の金属酸化物、石綿、珪藻土から形成すると、形成された担体膜70は多孔質であり、その表面積が見かけ上の面積より遙かに大きい。担体膜70の成膜方法としては、ゾルゲル法、気相成長法(CVD法、PVD法、スパッタリング法等)、その他のコーティング法が挙げられる。また、第一基板54の面54aの一面に金属膜を気相成長法等で形成し、その金属膜を熱酸化法、陽極酸化法等で酸化させることによって、担体膜70を成膜しても良い。これらの成膜方法の中でも、ゾルゲル法や気相成長法−陽極酸化法が担体膜70の表面積を大きくさせるために適している。
[Method 1]
First, as shown in FIG. 6B, the carrier film 70 is formed on the entire surface 54a (including the inner wall surface of the groove 56a) on which the groove 56a of the first substrate 54 is formed. Here, when the carrier film 70 is formed from a metal oxide such as alumina, asbestos, or diatomaceous earth, the formed carrier film 70 is porous and its surface area is much larger than the apparent area. Examples of the film formation method of the carrier film 70 include a sol-gel method, a vapor phase growth method (CVD method, PVD method, sputtering method, etc.), and other coating methods. Further, a metal film is formed on one surface 54a of the first substrate 54 by a vapor deposition method or the like, and the metal film is oxidized by a thermal oxidation method, an anodic oxidation method or the like, thereby forming a carrier film 70. Also good. Among these film forming methods, the sol-gel method and the vapor phase growth method-anodizing method are suitable for increasing the surface area of the carrier film 70.

以下、ゾルゲル法によって担体膜70を成膜する方法について具体的に説明する。まず、アルミニウムイソプロポキシドを水に溶かし、濃度0.1〜2mol/lのアルミニウムイソプロポキシド水溶液を調製する。次に、調製した水溶液を加熱すると水溶液中で加水分解が起こり、水酸化アルミニウムの微粒子とイソプロピルアルコールに分解してゾルが得られる。ここで、加熱温度及びその加熱温度の保持時間に応じて水酸化アルミニウムの粒子径を調製することができるが、溶液を80℃で24時間保持すると、10nm程度の水酸化アルミニウムの粒子径を得ることができる。そして、発生したイソプロピルアルコールを十分に揮発させた後、水酸化アルミニウム粒子の成長を止めるために安定剤をゾルに投入する。使用する安定剤としては酸又はアルカリで良いが、水酸化アルミニウム1molに対して0.1molの硝酸を投入することによって、水酸化アルミニウム粒子の成長が止まる。このように調製したゾルを室温まで冷却し、溝56aが形成された第一基板54をゾルに浸漬する(ディップコート法)。そして、ゾルから第一基板54を引き上げた後に、酸素が存在する雰囲気(大気)中でその第一基板54を360℃に焼成することにより、γ−アルミナの前駆体であるベーマイト膜が担体膜70として得られる。   Hereinafter, a method for forming the carrier film 70 by the sol-gel method will be specifically described. First, aluminum isopropoxide is dissolved in water to prepare an aqueous solution of aluminum isopropoxide having a concentration of 0.1 to 2 mol / l. Next, when the prepared aqueous solution is heated, hydrolysis occurs in the aqueous solution, which decomposes into aluminum hydroxide fine particles and isopropyl alcohol to obtain a sol. Here, the particle size of aluminum hydroxide can be prepared according to the heating temperature and the holding time of the heating temperature, but when the solution is held at 80 ° C. for 24 hours, the particle size of aluminum hydroxide of about 10 nm is obtained. be able to. Then, after the generated isopropyl alcohol is sufficiently volatilized, a stabilizer is added to the sol in order to stop the growth of aluminum hydroxide particles. The stabilizer to be used may be an acid or an alkali, but by adding 0.1 mol of nitric acid to 1 mol of aluminum hydroxide, the growth of aluminum hydroxide particles is stopped. The sol thus prepared is cooled to room temperature, and the first substrate 54 on which the grooves 56a are formed is immersed in the sol (dip coating method). Then, after the first substrate 54 is lifted from the sol, the first substrate 54 is fired at 360 ° C. in an atmosphere (air) in which oxygen is present, so that the boehmite film that is a precursor of γ-alumina is a carrier film. 70 is obtained.

次に、スクリーン印刷法、ロールコート法、スピンコーティング法、ディップコート法、液滴吐出法(ディスペンサ法、インクジェット法)、その他の塗布法により保護樹脂膜71を担体膜70上にべた一面に成膜する(図6(c))。保護樹脂膜71は、触媒に損傷がないようにアルカリ溶液に可溶な樹脂が好ましく、さらに酸素プラズマでも除去可能なものが望ましく、例えばPMER(アルカリ現像ネガ又はポジタイプ 東京応化工業株式会社)シリーズがある。保護樹脂膜71の厚さとしては、担体膜70の膜厚の2倍以上であることが好ましく、保護樹脂膜71によって溝56aを埋める程度の厚さがより望ましく、さらに担体膜70を覆って隙間なく堆積された保護樹脂膜71の表面が平坦になるまで厚くすることが最も望ましい。ここで、塗布する樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、塗布後に樹脂を加熱・硬化することによって保護樹脂膜71が形成され、塗布する樹脂が紫外線硬化性樹脂である場合には、塗布後に樹脂を紫外線照射・硬化することによって保護樹脂膜71が形成される。また、保護樹脂膜71として、フォトレジスト法に用いられるレジストを用いることができる。なお、保護樹脂膜71をべた一面に成膜せずに溝56aの表面のみに保護樹脂膜を形成しても良いが、べた一面に成膜する方が簡単であり、後述する研磨工程において研磨面が傾くことを防止できる。   Next, the protective resin film 71 is formed on the entire surface of the carrier film 70 by a screen printing method, a roll coating method, a spin coating method, a dip coating method, a droplet discharge method (dispenser method, ink jet method), or other coating methods. A film is formed (FIG. 6C). The protective resin film 71 is preferably a resin that is soluble in an alkaline solution so that the catalyst is not damaged, and is preferably removable by oxygen plasma. For example, the PMER (alkali developing negative or positive type Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) series is used. is there. The thickness of the protective resin film 71 is preferably at least twice the film thickness of the carrier film 70, more desirably thick enough to fill the groove 56 a with the protective resin film 71, and further covering the carrier film 70. It is most desirable to increase the thickness of the protective resin film 71 deposited without a gap until the surface becomes flat. Here, when the resin to be applied is a thermosetting resin, the protective resin film 71 is formed by heating and curing the resin after application. When the resin to be applied is an ultraviolet curable resin, the resin is applied. The protective resin film 71 is formed by irradiating and curing the resin with ultraviolet rays later. Further, as the protective resin film 71, a resist used in a photoresist method can be used. The protective resin film 71 may be formed only on the surface of the groove 56a without forming the protective resin film 71 on the entire surface. However, it is easier to form the protective resin film on the entire surface, and polishing is performed in a polishing process described later. The surface can be prevented from tilting.

保護樹脂膜71を成膜したら、保護樹脂膜71が成膜された面に対して機械的研磨(Mechanical Polishing)、化学的研磨(Chemical Polishing)及び機械化学的研磨(Chemical Mechanical Polishing)のいずれかの研磨を行う。ここで研磨の程度は、第一基板54の一方の面54aのうち溝56a以外の部分の保護樹脂膜71及び担体膜70を除去する程度である。つまり、溝56aの内壁面に保護樹脂膜71及び担体膜70が残留する程度の研磨を行うが、第一基板54の一方の面54aを平滑化して溝56aを除去する程度の研磨は行わない。従って、図6(d)に示すように、第一基板54の一方の面54aのうち溝56a以外の部分では第一基板54が露出し、溝56aでは保護樹脂膜71が露出している。この時の研磨によって第一基板54の一方の面54aのうち溝56a以外の部分を鏡面仕上げしても良い。このように、保護樹脂膜71で担体膜70を被覆した状態で研磨しているので、溝56aに形成された担体膜70が研磨の際に研磨剤、摩耗粉、その他の異物によって損傷することがない。   When the protective resin film 71 is formed, the surface on which the protective resin film 71 is formed is any one of mechanical polishing, chemical polishing, and mechanical mechanical polishing. Polishing. Here, the degree of polishing is such that the protective resin film 71 and the carrier film 70 in a portion other than the groove 56a of the one surface 54a of the first substrate 54 are removed. That is, polishing is performed to such an extent that the protective resin film 71 and the carrier film 70 remain on the inner wall surface of the groove 56a, but polishing is not performed to smooth the one surface 54a of the first substrate 54 and remove the groove 56a. . Therefore, as shown in FIG. 6D, the first substrate 54 is exposed at a portion other than the groove 56a in the one surface 54a of the first substrate 54, and the protective resin film 71 is exposed at the groove 56a. By polishing at this time, a portion other than the groove 56a in the one surface 54a of the first substrate 54 may be mirror-finished. Thus, since the polishing is performed with the carrier film 70 covered with the protective resin film 71, the carrier film 70 formed in the groove 56a is damaged by abrasives, wear powder, and other foreign matters during polishing. There is no.

次に、溝56a内に残留した保護樹脂膜71を除去する(図6(e))。保護樹脂膜71を除去する方法としては、第一基板54をアルカリ溶液等の除去液に浸漬して保護樹脂膜71を除去液で除去する方法、第一基板54に対して酸素プラズマ処理を行うことによって保護樹脂膜71を除去する方法が挙げられる。特に、酸素プラズマ処理による除去は、担体膜70が酸素プラズマに対して化学的に安定であるから保護樹脂膜71を選択的に炭化除去するので望ましい方法である。なお、除去液は保護樹脂膜71の種類に合わせて選択する。   Next, the protective resin film 71 remaining in the groove 56a is removed (FIG. 6E). As a method for removing the protective resin film 71, a method in which the first substrate 54 is immersed in a removing solution such as an alkaline solution to remove the protective resin film 71 with the removing solution, or an oxygen plasma treatment is performed on the first substrate 54. There is a method of removing the protective resin film 71 by doing so. In particular, the removal by the oxygen plasma treatment is a desirable method because the protective resin film 71 is selectively carbonized and removed because the carrier film 70 is chemically stable against oxygen plasma. The removal liquid is selected according to the type of the protective resin film 71.

次に、金属、金属酸化物といった触媒を分散した触媒分散液又は触媒を溶解した触媒溶液に第一基板54を浸漬する(ディップコート法)。第一基板54の露出した部分が緻密であり、第一基板54に対して担体膜70は表面積が大きいから、触媒が第一基板54よりも担体膜70に優先的に担持される。従って、担体膜70に触媒が担持されることによって担体膜70が触媒担持膜59になり、図6(f)に示すように溝56aの内壁面のみに触媒担持膜59が形成される。触媒担持膜59は、多孔質の担体膜70の表面に分布しているので見かけ上よりも表面積が大きい。なお、触媒分散液又は触媒溶液は改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44それぞれについて準備するが、上述したように用いる触媒の材料は改質反応器42の場合には上記化学反応式(1)を促進するもの、水性シフト反応器43の場合には上記化学反応式(2)を促進するもの、選択酸化反応器44の場合には上記化学反応式(3)を促進するものを用いる。また、触媒分散液又は触媒溶液を第一基板54の一方の面54aに塗布するのであれば、ディップコート法によらず、スピンコート法、ロールコート法、液滴吐出法(インクジェット法)、ディスペンサ法によって触媒分散液又は触媒溶液を第一基板54の面54aに塗布しても良い。何れの塗布方法でも、触媒が第一基板54よりも担体膜70に優先的に担持される。   Next, the first substrate 54 is immersed in a catalyst dispersion in which a catalyst such as metal or metal oxide is dispersed or a catalyst solution in which the catalyst is dissolved (dip coating method). Since the exposed portion of the first substrate 54 is dense and the carrier film 70 has a larger surface area than the first substrate 54, the catalyst is preferentially supported on the carrier film 70 rather than the first substrate 54. Therefore, when the catalyst is supported on the support film 70, the support film 70 becomes the catalyst support film 59, and the catalyst support film 59 is formed only on the inner wall surface of the groove 56a as shown in FIG. 6 (f). Since the catalyst support film 59 is distributed on the surface of the porous support film 70, the surface area is larger than it appears. A catalyst dispersion or catalyst solution is prepared for each of the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44. For the chemical reaction formula (1), for the aqueous shift reactor 43, for the chemical reaction formula (2), for the selective oxidation reactor 44, the chemical reaction formula (3) Use something to promote. In addition, if the catalyst dispersion or the catalyst solution is applied to the one surface 54a of the first substrate 54, the spin coating method, the roll coating method, the droplet discharge method (inkjet method), the dispenser, regardless of the dip coating method. A catalyst dispersion or catalyst solution may be applied to the surface 54a of the first substrate 54 by a method. In any coating method, the catalyst is preferentially supported on the carrier film 70 rather than the first substrate 54.

〔方法2〕
方法1では、保護樹脂膜71を成膜した後に研磨を行い、その後触媒を担体膜70に担持させている。それに対して、方法2では、一面に成膜された担体膜70に触媒を担持させた後に保護樹脂膜71を成膜し、その後研磨を行う。
[Method 2]
In Method 1, polishing is performed after forming the protective resin film 71, and then the catalyst is supported on the carrier film 70. On the other hand, in Method 2, after the catalyst is supported on the carrier film 70 formed on one surface, the protective resin film 71 is formed, and then the polishing is performed.

具体的には、まず、上記方法1の場合と同様に、図7(b)に示すように、第一基板54の溝56aが形成された面54a(溝56aの内壁面も含む。)に担体膜70をべた一面に成膜する。   Specifically, first, as in the case of the above method 1, as shown in FIG. 7B, the surface 54a (including the inner wall surface of the groove 56a) on which the groove 56a of the first substrate 54 is formed is included. The carrier film 70 is formed on the entire surface.

次に、方法1で担体膜70に触媒を担持させたのと同様に、金属、金属酸化物といった触媒を分散した触媒分散液又は触媒を溶解した触媒溶液に第一基板54の面54aの一面にディップコート法等により塗布すると、触媒が担体膜70に担持され、触媒担持膜72が一面(溝56aの内壁面も含む。)に形成される。勿論、触媒の材料は改質反応器42に対しては上記化学反応式(1)を促進するもの、水性シフト反応器43に対しては上記化学反応式(2)を促進するもの、選択酸化反応器44のに対しては上記化学反応式(3)を促進するものを用いる。   Next, as in the case where the catalyst is supported on the support film 70 in the method 1, one surface of the surface 54a of the first substrate 54 is dissolved in a catalyst dispersion in which a catalyst such as metal or metal oxide is dispersed or in a catalyst solution in which the catalyst is dissolved. When applied by dip coating or the like, the catalyst is supported on the carrier film 70, and the catalyst supporting film 72 is formed on one surface (including the inner wall surface of the groove 56a). Of course, the catalyst material promotes the chemical reaction formula (1) for the reforming reactor 42, and promotes the chemical reaction formula (2) for the aqueous shift reactor 43, selective oxidation. For the reactor 44, one that promotes the chemical reaction formula (3) is used.

次に、スクリーン印刷法、ロールコート法、スピンコーティング法、ディップコート法、液滴吐出法(ディスペンサ法、インクジェット法)、その他の塗布法により保護樹脂膜71を触媒担持膜72上にべた一面に成膜する(図7(d))。保護樹脂膜71の厚さとしては、触媒担持膜72の膜厚の2倍以上であれば良く、保護樹脂膜71によって溝56aを埋める程度の厚さがより望ましい。なお、保護樹脂膜71をべた一面に成膜せずに溝56aに対応する部分のみに保護樹脂膜を形成しても良い。   Next, the protective resin film 71 is placed on the entire surface of the catalyst support film 72 by a screen printing method, a roll coating method, a spin coating method, a dip coating method, a droplet discharge method (dispenser method, ink jet method), or other coating methods. A film is formed (FIG. 7D). The thickness of the protective resin film 71 may be at least twice the film thickness of the catalyst support film 72, and is more preferably thick enough to fill the groove 56a with the protective resin film 71. The protective resin film 71 may be formed only on the portion corresponding to the groove 56a without forming the protective resin film 71 on the entire surface.

次に、第一基板54の一方の面54aに対して機械的研磨、化学的研磨、機械化学的研磨といった研磨を行う。ここで研磨の程度は、第一基板54の一方の面54aのうち溝56a以外の部分の保護樹脂膜71及び触媒担持膜72を除去する程度である。つまり、溝56aの内壁面に保護樹脂膜71及び触媒担持膜72が残留する程度の研磨を行い、第一基板54の一方の面54aを平滑化して溝56aを除去する程度の研磨は行わない。従って、図7(e)に示すように、第一基板54の一方の面54aのうち溝56a以外の部分では第一基板54が露出し、溝56aでは保護樹脂膜71が露出している。溝56a内に残留した触媒担持膜72が、図5に示された触媒担持膜59となる。この時の研磨によって第一基板54の一方の面54aの露出した部分を鏡面仕上げしても良い。このように、保護樹脂膜71で触媒担持膜72を被覆した状態で研磨しているので、溝56aに形成された触媒担持膜72が研磨の際に研磨剤、摩耗粉、その他の異物によって損傷することがない。   Next, polishing such as mechanical polishing, chemical polishing, and mechanical chemical polishing is performed on one surface 54a of the first substrate 54. Here, the degree of polishing is such that the protective resin film 71 and the catalyst-carrying film 72 are removed from the one surface 54a of the first substrate 54 other than the groove 56a. That is, polishing is performed to such an extent that the protective resin film 71 and the catalyst support film 72 remain on the inner wall surface of the groove 56a, and polishing is not performed to smooth the one surface 54a of the first substrate 54 and remove the groove 56a. . Accordingly, as shown in FIG. 7E, the first substrate 54 is exposed at a portion other than the groove 56a in the one surface 54a of the first substrate 54, and the protective resin film 71 is exposed at the groove 56a. The catalyst supporting film 72 remaining in the groove 56a becomes the catalyst supporting film 59 shown in FIG. The exposed portion of one surface 54a of the first substrate 54 may be mirror-finished by polishing at this time. Thus, since the catalyst carrying film 72 is covered with the protective resin film 71 and polished, the catalyst carrying film 72 formed in the groove 56a is damaged by polishing agent, wear powder, and other foreign matters during polishing. There is nothing to do.

次に、方法1の場合と同様に溝56a内に残留した保護樹脂膜71を除去液又は酸素プラズマによって除去する(図7(f))。   Next, as in the case of Method 1, the protective resin film 71 remaining in the groove 56a is removed by a removing solution or oxygen plasma (FIG. 7F).

以上の方法1又は方法2を行った後に第一基板54を洗浄する。次いで、図6(g)、図7(g)に示すように、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44それぞれについて、第一基板54の溝56aが形成された面54aを第二基板55に対向させて第一基板54を第二基板55に接合する。接合方法としては、陽極接合法が挙げられる。以上により、マイクロ流路56が形成されて反応容器本体50が完成する。なお、蒸発器41の反応容器本体50については方法1、方法2を行わないので、マイクロ流路56には触媒担持膜が形成されていない。   After performing the above method 1 or method 2, the first substrate 54 is cleaned. Next, as shown in FIGS. 6 (g) and 7 (g), the groove 56a of the first substrate 54 is formed in each of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44. The first substrate 54 is bonded to the second substrate 55 with the formed surface 54 a facing the second substrate 55. An example of the bonding method is an anodic bonding method. Thus, the micro flow channel 56 is formed, and the reaction vessel main body 50 is completed. In addition, since the method 1 and the method 2 are not performed on the reaction vessel main body 50 of the evaporator 41, the catalyst supporting film is not formed in the micro flow path 56.

そして、第一基板54の他方の面54bに対して、CVD法、PVD法、スパッタリング法といった成膜方法、フォトリソグラフィー法及びエッチング法を適宜行うことによって、葛折り状のヒータ51を形成する。   The twisted heater 51 is formed on the other surface 54b of the first substrate 54 by appropriately performing a film forming method such as a CVD method, a PVD method, or a sputtering method, a photolithography method, and an etching method.

そして、第二基板55であって溝56aの一方の端部に対応した部分に貫通孔(図示略)を形成し、第一基板54であって溝56aの他方の端部に貫通孔(図示略)を形成する。第二基板55に形成した貫通孔57aは、流入管57を挿入するためのものであり、第一基板54に形成した貫通孔は、流出管58を挿入するためのものである。   A through hole (not shown) is formed in a portion of the second substrate 55 corresponding to one end of the groove 56a, and a through hole (not shown) is formed in the other end of the groove 56a in the first substrate 54. Abbreviation). The through hole 57a formed in the second substrate 55 is for inserting the inflow pipe 57, and the through hole formed in the first substrate 54 is for inserting the outflow pipe 58.

次いで、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44それぞれについて、第二基板55の貫通孔57aに流入管57を挿入し、第一基板54の貫通孔に流出管58を挿入し、更にヒータ51にリード線を接続する。選択酸化反応器44については、マイクロ流路56に空気流入管60も接続する。その後、流入管57、流出管58及びリード線が断熱パッケージ52の内部から外部に延出するように反応容器本体50を断熱パッケージ52でパッケージングすると、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44が完成する。次いで、蒸発器41、改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44を順に積み重ねて、蒸発器41の流出管58を改質反応器42の流入管57に接続し、改質反応器42の流出管58を水性シフト反応器43の流入管57に接続し、水性シフト反応器43の流出管58を選択酸化反応器44の流入管57に接続する。以上により小型改質装置40が完成する。この小型改質装置40、筐体30、燃料電池91等をアセンブリーすれば、発電モジュール3が完成する。   Next, for each of the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43, and the selective oxidation reactor 44, the inflow pipe 57 is inserted into the through hole 57 a of the second substrate 55, and the through hole of the first substrate 54 is inserted. The outflow pipe 58 is inserted, and a lead wire is further connected to the heater 51. For the selective oxidation reactor 44, an air inflow pipe 60 is also connected to the micro flow path 56. Thereafter, when the reaction vessel body 50 is packaged with the heat insulation package 52 so that the inflow pipe 57, the outflow pipe 58, and the lead wires extend from the inside of the heat insulation package 52 to the outside, the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous solution The shift reactor 43 and the selective oxidation reactor 44 are completed. Next, the evaporator 41, the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43 and the selective oxidation reactor 44 are stacked in order, and the outlet pipe 58 of the evaporator 41 is connected to the inlet pipe 57 of the reforming reactor 42. The outflow pipe 58 of the quality reactor 42 is connected to the inflow pipe 57 of the aqueous shift reactor 43, and the outflow pipe 58 of the aqueous shift reactor 43 is connected to the inflow pipe 57 of the selective oxidation reactor 44. Thus, the small reformer 40 is completed. When the small reformer 40, the casing 30, the fuel cell 91, and the like are assembled, the power generation module 3 is completed.

次に、本実施形態の効果について説明する。
方法(1)では、第一基板54の一方の面54aに担体膜70を形成すると、溝56aの内壁面にも担体膜70が形成され、次に保護樹脂膜71を形成すると溝56aにも保護樹脂膜71が形成される。その後、その面54aを研磨すると溝56a以外の部分では担体膜70及び保護樹脂膜71が除去され、溝56aには保護樹脂膜71及び担体膜70が残留する。保護樹脂膜71で担体膜70を被覆しているから、損傷していない担体膜70が残留する。その後に、第一基板54の一方の面54aに触媒分散液又は触媒溶液を塗布すると、触媒は金属酸化物膜が除去された部分よりも優先的に溝56aに残留した担体膜70に担持されるから、従来のように触媒が溝56aからはずれた部分に形成されることは殆どない。また、溝56aに残留した担体膜70が損傷していないので、触媒をその担体膜70に良好に担持することができる。そして、第二基板55を第一基板54の一方の面54aに接合しても、触媒が溝56aからはずれた部分に形成されていないので、第一基板54と第二基板55との接合性が弱くなることを回避することができる。
Next, the effect of this embodiment will be described.
In the method (1), when the carrier film 70 is formed on one surface 54a of the first substrate 54, the carrier film 70 is also formed on the inner wall surface of the groove 56a, and then when the protective resin film 71 is formed, the carrier film 70 is also formed on the groove 56a. A protective resin film 71 is formed. Thereafter, when the surface 54a is polished, the carrier film 70 and the protective resin film 71 are removed at portions other than the groove 56a, and the protective resin film 71 and the carrier film 70 remain in the groove 56a. Since the carrier film 70 is covered with the protective resin film 71, the undamaged carrier film 70 remains. Thereafter, when a catalyst dispersion or catalyst solution is applied to one surface 54a of the first substrate 54, the catalyst is supported on the carrier film 70 remaining in the groove 56a preferentially over the portion from which the metal oxide film has been removed. Therefore, unlike the conventional case, the catalyst is hardly formed in a portion deviated from the groove 56a. Further, since the carrier film 70 remaining in the groove 56 a is not damaged, the catalyst can be favorably supported on the carrier film 70. Even if the second substrate 55 is bonded to the one surface 54 a of the first substrate 54, the catalyst is not formed in a portion deviated from the groove 56 a, and therefore the bonding property between the first substrate 54 and the second substrate 55. Can be avoided.

また、溝56aに担体膜70を成膜し、その担体膜70に触媒を担持させているから、第一基板54及び第二基板55が金属製でなくてもマイクロ流路56の内壁面に触媒担持膜59を設けることができ、第一基板54及び第二基板55の材料を金属に限定しなくても済む。   In addition, since the carrier film 70 is formed in the groove 56a and the catalyst is supported on the carrier film 70, the first substrate 54 and the second substrate 55 are not made of metal and are formed on the inner wall surface of the microchannel 56. The catalyst supporting film 59 can be provided, and the material of the first substrate 54 and the second substrate 55 need not be limited to metal.

更には、第一基板54の溝56a以外の部分の一方の面54aにマスクを施さずとも、マイクロ流路56の内壁面に触媒担持膜59を設けることができるから、触媒担持膜59がマスクの除去液等で損傷するということを回避することができる。   Furthermore, since the catalyst supporting film 59 can be provided on the inner wall surface of the microchannel 56 without providing a mask on one surface 54a of the portion other than the groove 56a of the first substrate 54, the catalyst supporting film 59 is masked. It is possible to avoid being damaged by the removal liquid.

方法(2)では、第一基板54の一方の面54aに金属酸化物膜を形成すると、溝の内壁面にも担体膜70が形成され、次にその面54aに触媒分散液又は触媒溶液を塗布すると担体膜70に触媒が担持されて、全面に形成された触媒担持膜72が形成される。次にその面54aを研磨すると溝56a以外の部分では触媒担持膜72及び保護樹脂膜71が除去され、溝56aの内壁面には保護樹脂膜71とともに触媒担持膜59も残留する。従って、従来のように触媒が溝56aからはずれた部分に形成されることがない。また、保護樹脂膜71で触媒担持膜72を被覆した状態で研磨を行っているから、残留した触媒担持膜59には損傷が殆どない。   In the method (2), when a metal oxide film is formed on one surface 54a of the first substrate 54, a carrier film 70 is also formed on the inner wall surface of the groove, and then a catalyst dispersion or catalyst solution is applied to the surface 54a. When applied, the catalyst is supported on the carrier film 70 to form a catalyst supporting film 72 formed on the entire surface. Next, when the surface 54a is polished, the catalyst supporting film 72 and the protective resin film 71 are removed at portions other than the groove 56a, and the catalyst supporting film 59 remains together with the protective resin film 71 on the inner wall surface of the groove 56a. Therefore, the catalyst is not formed at a portion deviated from the groove 56a as in the prior art. Further, since the polishing is performed in a state where the catalyst supporting film 72 is covered with the protective resin film 71, the remaining catalyst supporting film 59 is hardly damaged.

また、第二基板55を第一基板54の一方の面54aに接合しても、触媒が溝56aからはずれた部分に形成されていないので、第一基板54と第二基板55との接合性が弱くなることを回避することができる。
また、方法(1)の場合と同様に、第一基板54及び第二基板55の材料を金属に限定しなくても済む上、触媒担持膜59がマスクの除去液等で損傷するということも回避することができる。
Further, even if the second substrate 55 is bonded to the one surface 54a of the first substrate 54, the catalyst is not formed in a portion deviated from the groove 56a, so that the bondability between the first substrate 54 and the second substrate 55 is achieved. Can be avoided.
Further, as in the case of the method (1), the material of the first substrate 54 and the second substrate 55 does not have to be limited to metal, and the catalyst supporting film 59 is damaged by a mask removing liquid or the like. It can be avoided.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の改良及び設計の変更をおこなっても良い。
例えば、上記実施形態では溝56aがアーチ状の断面形状に形成されているが、溝56aを流れる流体が滞留しにくく、且つ流体が触媒担持膜59に効率的に接触できるのであれば、溝56aの断面形状は底が頂点となる三角形状であっても良いし、底が底辺となる四角形状であっても良く、その他の形状であってもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above embodiment, the groove 56a is formed in an arched cross-sectional shape. However, if the fluid flowing through the groove 56a is less likely to stay and the fluid can efficiently contact the catalyst supporting film 59, the groove 56a. The cross-sectional shape may be a triangular shape whose bottom is the apex, a square shape whose bottom is the base, or other shapes.

また、上記実施形態では第二基板55の接合面が平坦とされているが、接合面を中心として第一基板54の溝56aと対称的な溝を第二基板55の接合面に形成しても良い。この場合、第一基板54と第二基板55を接合すると、第一基板54の溝56aと第二基板55の溝が重なる。   In the above embodiment, the bonding surface of the second substrate 55 is flat, but a groove symmetrical to the groove 56a of the first substrate 54 is formed on the bonding surface of the second substrate 55 around the bonding surface. Also good. In this case, when the first substrate 54 and the second substrate 55 are joined, the groove 56 a of the first substrate 54 and the groove of the second substrate 55 overlap.

また、上記実施形態では本発明の方法で製造された触媒反応器を改質反応器42、水性シフト反応器43及び選択酸化反応器44に適用した場合を例に挙げて説明したが、触媒反応を行うための他の反応器、例えば燃料と酸素を酸化させて燃焼させる触媒燃焼器に適用しても良い。   In the above embodiment, the case where the catalytic reactor manufactured by the method of the present invention is applied to the reforming reactor 42, the aqueous shift reactor 43 and the selective oxidation reactor 44 has been described as an example. The present invention may be applied to other reactors for carrying out the above, for example, a catalytic combustor that oxidizes and burns fuel and oxygen.

また、上記実施形態ではヒータ51が第一基板54の他方の面54bに形成されているが、第二基板55に形成されていても良い。特に、第一基板54と第二基板55との接合面を中心として溝56aと対称的な平面形状を呈した葛折り状のヒータを第二基板55の接合面に形成しても良い。この場合には、第一基板54と第二基板55を接合すると、第一基板54の溝56aに第二基板55のヒータが重なり、マイクロ流路56にヒータが露出した状態となる。   In the above embodiment, the heater 51 is formed on the other surface 54 b of the first substrate 54, but it may be formed on the second substrate 55. In particular, a convoluted heater having a planar shape symmetrical to the groove 56 a around the bonding surface between the first substrate 54 and the second substrate 55 may be formed on the bonding surface of the second substrate 55. In this case, when the first substrate 54 and the second substrate 55 are joined, the heater of the second substrate 55 overlaps with the groove 56 a of the first substrate 54, and the heater is exposed to the microchannel 56.

また、フォトリソグラフィー法・エッチング法を用いて、第一基板54と第二基板55との接合面を中心として溝56aと対称的な平面形状を呈した葛折り状の担体膜を第二基板55の接合面に形成し、第二基板55の接合面に触媒分散液又は触媒溶液を塗布することによって第二基板55に形成された担体膜に優先的に触媒を担持させても良い。この場合には、第一基板54と第二基板55を接合すると、第一基板54の溝56aに第二基板55の触媒担持膜が重なり、第二基板55の触媒担持膜がマイクロ流路56で露出した状態となる。この場合でも、第二基板55の担体膜が形成されていない部分に触媒が殆ど吸着しないので、第一基板54と第二基板55との接合性が弱くなるということを回避することができる。   Further, by using a photolithographic method / etching method, a twisted carrier film having a planar shape symmetrical to the groove 56a is formed around the bonding surface between the first substrate 54 and the second substrate 55 as a second substrate 55. Alternatively, the catalyst may be preferentially supported on the carrier film formed on the second substrate 55 by applying a catalyst dispersion or catalyst solution to the bonding surface of the second substrate 55. In this case, when the first substrate 54 and the second substrate 55 are joined, the catalyst supporting film of the second substrate 55 overlaps with the groove 56 a of the first substrate 54, and the catalyst supporting film of the second substrate 55 becomes the microchannel 56. Will be exposed. Even in this case, since the catalyst hardly adsorbs to the portion of the second substrate 55 where the carrier film is not formed, it can be avoided that the bonding property between the first substrate 54 and the second substrate 55 becomes weak.

また、方法(1)、方法(2)のどちらにおいても、第一基板54自体が金属から形成されており、溝56aの形成後に第一基板54の一方の面54aを酸化させることで、その面54aの表層に担体膜70を形成しても良い。   Further, in both the method (1) and the method (2), the first substrate 54 itself is formed of a metal, and the first surface 54a of the first substrate 54 is oxidized after the formation of the groove 56a. The carrier film 70 may be formed on the surface layer of the surface 54a.

燃料電池式発電システムの燃料貯蔵モジュール及び発電モジュールを一部破断して示した斜視図である。It is the perspective view which partially cut and showed the fuel storage module and power generation module of a fuel cell type power generation system. 上記燃料電池式発電システムの基本構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the basic composition of the said fuel cell type electric power generation system. 上記発電モジュールに内蔵された小型改質装置を破断して示した側面図である。It is the side view which fractured and showed the small reformer built in the above-mentioned power generation module. 蒸発器、改質反応器、水性シフト反応器及び選択酸化反応器の反応容器本体を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the reaction container main body of an evaporator, a reforming reactor, an aqueous shift reactor, and a selective oxidation reactor. 図5(a)は反応容器本体に用いられた基板の一方の面を示した平面図であり、図5(b)はこの基板の他方の面を示した平面図である。FIG. 5A is a plan view showing one surface of the substrate used in the reaction vessel body, and FIG. 5B is a plan view showing the other surface of the substrate. 反応容器本体の製造手順を順に示した図面である。It is drawing which showed the manufacturing procedure of the reaction container main body in order. 図6の場合とは別の製造手順を順に示した図面である。It is drawing which showed the manufacturing procedure different from the case of FIG. 6 in order.

符号の説明Explanation of symbols

40 … 改質装置
41 … 蒸発器
42 … 改質反応器(触媒反応器)
43 … 水性シフト反応器(触媒反応器)
44 … 選択酸化反応器(触媒反応器)
54 … 第一基板
55 … 第二基板
56 … マイクロ流路
56a … 溝
59 … 触媒担持膜
70 … 担体膜
71 … 保護樹脂膜(保護膜)
40 ... Reforming apparatus 41 ... Evaporator 42 ... Reforming reactor (catalytic reactor)
43… Aqueous shift reactor (catalytic reactor)
44… Selective oxidation reactor (catalytic reactor)
54 ... First substrate 55 ... Second substrate 56 ... Micro flow path 56a ... Groove 59 ... Catalyst support film 70 ... Carrier film 71 ... Protective resin film (protective film)

Claims (5)

一方の面に溝が形成された第一基板の前記一方の面に担体膜を成膜する工程と、
次いで、前記担体膜上に保護膜を成膜する工程と、
次いで、前記一方の面を研磨することによって前記一方の面のうち前記溝以外の部分に形成された保護膜及び担体膜を除去する工程と、
次いで、前記溝に残留した保護膜を除去する工程と、
次いで、触媒を含有した触媒含有液を前記一方の面に塗布することによって前記溝に残留した担体膜に触媒を担持させる工程と、
を含むことを特徴とする触媒反応器の製造方法。
Forming a carrier film on the one surface of the first substrate having a groove formed on one surface;
Next, forming a protective film on the carrier film;
Next, the step of removing the protective film and the carrier film formed on the one surface other than the groove by polishing the one surface;
Next, removing the protective film remaining in the groove;
Next, a step of supporting the catalyst on the carrier film remaining in the groove by applying a catalyst-containing liquid containing the catalyst to the one surface;
The manufacturing method of the catalytic reactor characterized by including.
一方の面に溝が形成された第一基板の前記一方の面に担体膜を成膜する工程と、
次いで、触媒を含有した触媒含有液を前記一方の面に塗布することによって前記担体膜に触媒を担持させる工程と、
次いで、触媒を担持した前記担体膜上に保護膜を成膜する工程と、
次いで、前記一方の面を研磨することによって前記一方の面のうち前記溝以外の部分に形成された保護膜及び担体膜を除去する工程と、
次いで、前記溝に残留した保護膜を除去する工程と、
を含むことを特徴とする触媒反応器の製造方法。
Forming a carrier film on the one surface of the first substrate having a groove formed on one surface;
Next, a step of supporting the catalyst on the carrier film by applying a catalyst-containing liquid containing a catalyst to the one surface;
Next, a step of forming a protective film on the carrier film carrying the catalyst;
Next, the step of removing the protective film and the carrier film formed on the one surface other than the groove by polishing the one surface;
Next, removing the protective film remaining in the groove;
The manufacturing method of the catalytic reactor characterized by including.
前記担体膜が金属酸化物の膜であることを特徴とする請求項1又は2に記載の触媒反応器の製造方法。   The method for producing a catalytic reactor according to claim 1, wherein the carrier film is a metal oxide film. 前記保護膜を除去する工程の後、第二基板を前記第一基板の一方の面に接合する工程を含むことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の触媒反応器の製造方法。   The catalyst reactor according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of joining the second substrate to one surface of the first substrate after the step of removing the protective film. Production method. 前記保護膜は、アルカリ溶液に可溶な樹脂であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の触媒反応器の製造方法。
The method for producing a catalytic reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the protective film is a resin that is soluble in an alkaline solution.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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