JP2005103399A - 反応装置及び反応方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第二の反応装置14は、三枚の基板21〜23を接合した本体を有する。基板22と基板23との接合部には、葛折り状のマイクロ流路24が形成され、基板21と基板22との接合部にも、葛折り状のマイクロ流路25が形成されている。基板22の両面の間の中間面に関し、マイクロ流路24とマイクロ流路25が互いに面対称に形成されている。マイクロ流路24の入口である貫通孔26は、マイクロ流路25の入口である貫通孔28に対して、中間面に関し対称配置されている。マイクロ流路25の出口である貫通孔27は、マイクロ流路28の出口である貫通孔29に対して、中間面に関し対称配置されている。マイクロ流路24,25には触媒30,31がそれぞれ成膜されている。
【選択図】図2
Description
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、流路を流れる反応物の反応に対して、発生させた熱量を効率よく用いることができる反応装置及び反応方法を提供することを目的とする。
なお、反応物の反応とは反応物の化学変化を伴う化学反応のみならず、反応物の状態変化を伴う反応でも良い。
この発電装置1は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、家庭用電気機器、その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
CH3OH+H2O→3H2+CO2 … (1)
2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2 … (2)
改質器9で生成された一酸化炭素、二酸化炭素及び水素等の混合気は一酸化炭素除去器10に供給される。
CO+H2O→CO2+H2 … (3)
2CO+O2→2CO2 … (4)
そして、一酸化炭素除去器10から混合気が燃料電池11に供給される。
H2→2H++2e- … (5)
燃料電池11の燃料極に供給された混合気のうち、電気化学反応に寄与しない生成物(二酸化炭素等)は、外部に排出される。
2H++1/2O2+2e-→H2O … (6)
燃料電池11の空気極に供給された空気のうち電気化学反応に寄与しないガス(窒素等)と、生成水は、外部に排出される。
まず、反応物が充填された第一の燃料容器2を電子機器本体に装着するとともに、燃料が充填された第二の燃料容器4を電子機器本体に装着する。次いで、第一の燃料ポンプ7、第二の燃料ポンプ8及び空気ポンプ12を作動させ、電熱ヒータ32,132に電圧を印加して、電熱ヒータ32,132を発熱させる。
第二の反応装置14の吸熱量及び発熱量をシミュレーションによって求めた。
ここで、マイクロ流路24,25の入口から出口までの長さを233mm、マイクロ流路24,25の深さを0.5mm、マイクロ流路24,25の幅を0.6mmとし、改質触媒30及び燃焼触媒31の膜厚を一様として、第二の反応装置14をモデリングした。そして、上記実施形態のように、反応物としてのメタノールと水の混合気を1.48ml/hの供給量で第一マイクロ流路24を流動させ、燃料としてメタノールの気体を0.6ml/hの供給量で第二マイクロ流路25を流動させた場合に、第一マイクロ流路24の各点での吸熱量と第二マイクロ流路25の各点での吸熱量をシミュレーションにより求めた。第一マイクロ流路24における反応物の流動方向が第二マイクロ流路25における燃料の流動方向と同じである場合、つまり、反応物及び燃料をそれぞれの第一マイクロ流路24の入口から出口に向かって流動させた場合の結果を図9に示す。一方、第一マイクロ流路24における反応物の流動方向が第二マイクロ流路25における燃料の流動方向と逆である場合、つまり、反応物は第一マイクロ流路24の入口から出口に向かって流動させ、燃料は逆に第二マイクロ流路25の出口から入口に向かって流動させた場合の結果を図10に示す。
反応物と燃料を同じ方向に流動させた場合、図9に示すように、改質器9における吸熱量は第一マイクロ流路24の入口側で大きく、出口側で小さく、第二の燃焼器6における発熱量は第二マイクロ流路25の入口側で大きく、出口側で小さいことがわかる。従って、対応する位置において、反応物の改質により吸収する熱量を第二の燃焼器6で過不足無く供給することができることがわかる。
14 … 第二の反応装置
22〜23 … 基板(本体)
24 … 第一マイクロ流路(第一流路)
25 … 第二マイクロ流路(第二流路)
26 … 貫通孔(第一の入口)
27 … 貫通孔(第一の出口)
28 … 貫通孔(第二の入口)
29 … 貫通孔(第二の出口)
30 … 改質触媒(反応触媒)
31 … 燃焼触媒
32 … 電熱ヒータ(電熱膜)
121〜123 … 基板(本体)
124 … 第一マイクロ流路(第一流路)
125 … 第二マイクロ流路(第二流路)
131 … 燃焼触媒
132 … 電熱ヒータ
214 … 第二の反応装置
221〜223 … 基板(本体)
224 … 第一マイクロ流路(第一流路)
225 … 第二マイクロ流路(第二流路)
230 … 改質触媒(反応触媒)
231 … 燃焼触媒
232 … 電熱ヒータ(電熱膜)
Claims (10)
- 本体と、燃料を燃焼させる燃焼触媒と、を有し、
反応物が流れる第一の流路及び燃料が流れる第二の流路が前記本体を通った所定の面に関して互いに面対称となるように前記本体の内部に形成され、前記燃焼触媒が前記第二の流路の壁面に形成されていることを特徴とする反応装置。 - 反応物が前記第一の流路を流れる方向は燃料が前記第二の流路を流れる方向と同じであることを特徴とする請求項2に記載の反応装置。
- 前記第一の流路の一端部にまで通じる第一の入口と、前記第二の流路の一端部にまで通じる第二の入口とが前記本体に形成され、前記所定の面に関して前記第一の入口と第二の入口が互いに対称配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の反応装置。
- 前記第一の流路の他端部にまで通じる第一の出口と、前記第二の流路の他端部にまで通じる第二の出口とが前記本体に形成され、前記所定の面に関して前記第第一の出口と前記第二の出口が互いに対称配置されている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反応装置。
- 前記燃焼触媒の厚さが前記第二の流路の一端部から他端部にかけて不均一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反応装置。
- 反応物を反応させる反応触媒が前記第一の流路の壁面に形成されていることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の反応装置。
- 前記反応触媒が反応物としてのメタノールと水を水素と二酸化炭素に反応させる触媒であることを特徴とする請求項6に記載の反応装置。
- 前記燃焼触媒が燃料としてのメタノールを燃焼させる触媒であることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の反応装置。
- 発熱する電熱膜が前記本体の外面に形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の反応装置。
- 請求項1から9のいずれか一項に記載の反応装置を用い、
反応物を前記第一の流路に流すとともに、その反応物が前記第一の流路を流れる方向と同じとなるように燃料を前記第二の流路に流すことを特徴とする反応方法。
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