CN101175563B

CN101175563B - 反应器和电子装置

Info

Publication number: CN101175563B
Application number: CN2006800170148A
Authority: CN
Inventors: 山本忠夫; 宫本直知; 盐谷雅治
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2006-09-07
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-09-07
Also published as: WO2007029872A2; WO2007029872A3; US7713317B2; CN101175563A; US20080090117A1; KR20080003897A; KR101004487B1

Abstract

一种反应器包括高温反应单元，其引起第一反应材料反应，以产生第二反应材料和制品，以及低温反应单元，其在低于高温反应单元中温度的温度下引起第二反应材料反应。连接管置于高温反应单元和低温反应单元之间，并且将第一反应材料和由反应材料产生的制品传输于高温反应单元和低温反应单元之间。外部流动管在其在一端结合至低温反应单元。外部流动管具有多个流动路径，其中包括用于经过低温反应单元将第一反应材料供应至高温反应单元的流动路径以及用于经过低温反应单元从高温反应单元排放制品的流动路径。

Description

反应器和电子装置

技术领域

本发明涉及一种用于使液体燃料改性的反应器，特别涉及一种用于产生将被供应至燃料电池的氢的反应器，以及配备有这种反应器的电子装置。

背景技术

近年来，燃料电池被用作具有高能量转换效率的清洁能量源，例如，用于机动车辆和移动装置。这种类型的燃料电池是这样的器件，其在燃料和大气中的氧之间引起电化学反应，从而直接从化学能获得电能。

虽然氢单体可以用作燃料以便用于燃料电池中，但氢单体的操纵会产生问题，因为氢单体在环境温度和压力下是气体。还已知这样的途径，其中通过使用氢储存合金而储存氢。然而，这种措施的问题在于，每单位容积的氢储存量较小，因而这种措施不足以用于电源燃料储存装置，特别是小型电子装置例如移动电子装置。相反，在使用改性含有氢原子的液体燃料例如醇而获得的氢以产生电能的改性燃料电池中，燃料可以容易地以液体形式储存，并且每单位容积燃料的氢含量相对较大。为了利用这种类型的燃料电池，会出现这样的情况，即需要使用：蒸发器，用于蒸发液体燃料，改质器(reformer)，用于通过在液体燃料和高温水蒸汽之间引起反应来提取发电所需的氢，一氧化碳去除单元，用于去除改性反应的副产品一氧化碳，以及类似物(例如，见日本专利申请公开文献No.2002-356310)。

在所公开的技术中，蒸发器和/或一氧化碳去除单元的最佳操作温度范围不同于改质器的最佳操作温度范围，因此，在不同温度范围之间难以产生温度差异。

此外，多个管必须连接至蒸发器、改质器和一氧化碳去除单元以执行各种过程，例如供应燃料和/或氧，以及排放氢。在这种情况下，蒸发器、改质器和一氧化碳去除单元的热量通过管而原样传输至外部，从而引起显著的热损失。

此外，一氧化碳去除单元和改质器通过管或流动路径被互联，改性的燃料以及类似物通过流动路径流动。特别地讲，在一氧化碳去除单元和改质器通过对应于多个流动路径的相应连接管被互联的情况下，改质器和一氧化碳去除单元基于温度差异的膨胀量彼此不同。因此，过多的应力可能施加在连接部分，因此导致连接部分内损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应器和使用反应器的电子装置，反应器能够在高温引起反应的区段和在低温引起反应的区段之间产生温度差异，并且进一步能够减少热损失。

本发明的目的另一是提供一种反应器和使用反应器的电子装置，反应器能够在高温引起反应的区段和在低温引起反应的区段之间产生温度差异，并且进一步能够防止过量的应力作用在引起反应的各区段之间的连接部分上。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面，提供了一种反应器，包括：

高温反应单元，其引起反应材料的反应；

低温反应单元，其在低于高温反应单元中温度的温度下引起反应材料的反应；

连接管，其置于高温反应单元和低温反应单元之间，并且其在高温反应单元和低温反应单元之间传输反应材料和由反应材料产生的制品；以及

外部流动管，其在一端结合至低温反应单元，并且具有多个流动路径，其中包括用于通过低温反应单元将第一反应材料供应至高温反应单元的流动路径以及用于通过低温反应单元从高温反应单元排放制品的流动路径；

其中，所述连接管设有多个连接流动路径，所述连接流动路径在高温反应单元和低温反应单元之间传输第一反应材料或制品；

所述反应器还包括绝热封装，其容纳高温反应单元、低温反应单元和连接管，并且还在其内部容纳外部流动管的至少一部分；

所述外部流动管穿过所述绝热封装；

所述连接管在与高温反应单元和低温反应单元连接处的横截面的横截面面积小于高温反应单元和低温反应单元各自的横截面面积；

所述高温反应单元、低温反应单元和连接管构成微反应器模块，所述绝热封装和所述微反应器模块之间形成内部空间。

根据上述反应器，由于流动路径中的任何一个连接至低温反应单元，从高温反应单元向外部直接传热可以受到限制，因此高温反应单元中的热损失可以受到限制。因此，即使是在高温反应单元和低温反应单元均存放在绝热封装中的情况下，温度差异也可以产生在高温反应单元和低温反应单元之间。

外部流动管可以具有一个处于下述状态的管件，其中所述多个流动路径通过间隔壁相隔。在这种情况下，由于传热可以通过管件容易地实现，因此高效热交换可以在用于对操作进行供应的流动路径和用于通过外部流动管从低温反应单元进行排放的流动路径之间实现。

外部流动管可以具有多个管件，它们分别设有所述多个流动路径。

高温反应单元可以包括改质器，用于使燃料改性。在改质器是通过使燃料改性获得氢的改质器的情况下，燃料在到达改质器之前被低温反应单元预热。因此，可以在加热燃料时防止改质器的温度过分降低，因此热量可以适宜地分布。在改性反应是吸热反应时，例如水蒸汽改性反应，这一点特别有效，因为改质器用于改性所需的热量值较大。

低温反应单元可以包括一氧化碳去除单元，其去除制品中所含的一氧化碳。一氧化碳去除单元可以在高温反应单元中的用于反应的反应材料到达高温反应单元之前预热反应材料。在这种情况下，即使一氧化碳去除单元的热量被部分地吸取到高温反应单元，一氧化碳去除单元也可以通过从高温反应单元供应的制品的热量来加热，因此防止一氧化碳去除单元的温度显著降低。

高温反应单元可以包括用于燃烧燃料的燃烧器。特别地讲，燃料电池中未消耗的可燃物质，例如氢，可以用作燃烧器的燃料。

外部流动管可以包括流动路径，其将燃料供应至燃烧器。因此，用于将燃料抽取到燃烧器中的流动路径可以通过外部流动管中用于排放制品的流动路径中的废热来加热。

外部流动管可以设有蒸发器，其引起液体燃料蒸发。在这种情况下，由于反应材料在被蒸发器蒸发后被抽入高温反应单元中，反应材料可以稳定和高效地反应。

蒸发器可以由用于从高温反应单元排放制品的流动路径中的热量加热。由于制品废热以这种方式被使用，因此高效蒸发可以实现。

此外，蒸发器可以由燃烧器加热，所述燃烧器用于燃烧从外部流动管的所述多个流动路径中的任何一个供应的燃料。

高温反应单元和低温反应单元中的至少一个可以通过使用电阻器例如电热丝而被加热，至少是在激活过程中。类似地，蒸发器还可以通过使用电阻器例如电热丝而被加热。

蒸发器可以被充填液体吸收性材料。如果蒸发器的流动路径被如此充填液体吸收性材料，液体燃料被液体吸收性材料吸收并且被引起在液体吸收性材料中蒸发，从而液体燃料可以稳定地蒸发。

绝热封装可以为高温反应单元、低温反应单元和连接管提供高效绝热。此外，即使外部流动管部分地布置在绝热封装外部，但由于外部流动管设在低温反应单元外侧，因此通过外部流动管而可能被传导和耗散的热量值相对较小。

上面描述的反应器良好地适于与组合有燃料电池的电子装置一起使用。从而，燃料电池可以通过使用反应器产生的制品而被驱动发电。

上面描述的电子装置可以包括显示板。

为了实现其它目的，根据本发明另一方面，提供了一种电子装置，包括：

根据第一方面的反应器；以及

燃料电池，其通过使用反应器产生的制品来发电。

本发明还提供了一种反应器，其包括：

高温反应单元，其引起第一反应材料进行第一反应，以产生第二反应材料和制品；

低温反应单元，其在低于高温反应单元中温度的温度下引起第二反应材料进行第二反应；以及

至少一个连接管，其置于高温反应单元和低温反应单元的相应的对置表面之间，并且其宽度窄于相应的对置表面；

所述反应器还包括：

外部流动管，其在一端结合至低温反应单元，并且具有用于经过低温反应单元将第一反应材料供应至高温反应单元的流动路径以及用于经过低温反应单元从高温反应单元排放制品的流动路径；以及

绝热封装，其容纳高温反应单元、低温反应单元和连接管，并且还在其内部容纳外部流动管的至少一部分；

所述外部流动管穿过所述绝热封装；

所述高温反应单元、低温反应单元和连接管构成微反应器模块，所述绝热封装和微反应器模块之间形成内部空间。

优选地，连接管的高度小于高温反应单元的高度和低温反应单元的高度。

优选地，连接管置于相应的对置表面之间的宽度方向中央部位。

连接管的数量可以只有一个。

所述多个连接流动路径可以沿着连接管的宽度方向布置。

所述多个连接流动路径可以沿着连接管的宽度方向在沿宽度方向的横截面上布置成栅格状态。

优选地，高温反应单元和低温反应单元的热膨胀系数基本相同。

上面描述的电子装置可以还包括显示板。

根据本发明，所述多个流动路径被连接至低温反应单元，从而能够从高温反应单元向外部直接传热。因此，保持在高温的高温反应单元能够维持与低温反应单元的温度差异，并且高温反应单元中的热损失可以最小化。

另外，根据本发明，连接管置于高温反应单元和低温反应单元之间。另外，由于连接管的宽度窄于高温反应单元和低温反应单元的相应的对置表面，从而可以限制传热，温度差异可以产生在高温反应单元和低温反应单元之间。此外，在高温反应单元和低温反应单元之间连接管的数量只有一个的情况下，过多的弯曲应力不会出现于连接管中，即使高温反应单元的热膨胀大于低温反应单元。

本发明的其它目的和优点在下面的描述中提出，它们可以部分地由下面的描述中清楚地得出，部分地可通过实施本发明而认识到。通过下面特别指出的手段和组合，本发明的目的和优点可以实现。

附图说明

包含于此并且构成说明书一部分的附图显示了本发明的实施方式，并且与前面的总体描述和后面的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1是微反应器模块从斜上方观察到的透视图。

图2是微反应器模块从斜下方观察到的透视图。

图3是微反应器模块的侧视图。

图4是微反应器模块的示意性侧视图，其中基于功能而分开。

图5是微反应器模块的分解透视图。

图6A和6B是沿着图3中的剖线VI-VI所作的剖视图，分别示出了带有外部流动管和不带外部流动管时的状态。

图7是沿着图3中的剖线VII-VII所作的剖视图。

图8是沿着图3中的剖线VIII-VIII所作的剖视图。

图9是沿着图3中的剖线IX-IX所作的剖视图。

图10是沿着图3中的剖线X-X所作的剖视图。

图11是沿着图3中的剖线XI-XI所作的剖视图。

图12是沿着图3中的剖线XII-XII所作的剖视图。

图13是沿着图3中的剖线XIII-XIII所作的剖视图。

图14是从供应液体燃料和水的阶段到排放制品或富含氢的气体的阶段的流程图。

图15是从供应燃烧气体混合物的阶段到排放制品例如水的阶段的流程图。

图16是微反应器模块的绝热封装的分解透视图。

图17是绝热封装从斜下方观察到的透视图。

图18是发电单元的透视图。

图19是电子装置的透视图。

图20A和20B是微反应器模块的第一改型例的视图。

图21A和21B是微反应器模块的第二改型例的视图。

图22A是微反应器模块的第三改型例的视图；图22B是沿着图22A中的剖线XXII-XXII所作的剖视图。

图23是连接管的第一改型例的剖视图。

图24是连接管的第二改型例的剖视图。

图25是连接管的第三改型例的剖视图。

图26是连接管的第四改型例的剖视图。

图27是连接管的第五改型例的剖视图。

图28是连接管的第六改型例的剖视图。

图29是微反应器模块的对比例的视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的最佳实施方式。下面描述的实施方式包括实施本发明的各种优选限制，但可以理解，本发明的范围不局限于附图所示的各实施方式和相关的实施例。

图1是微反应器模块1从斜上方观察到的透视图，图2是微反应器模块1从斜下方观察到的透视图，图3是微反应器模块1的侧视图。

微反应器模块1是这样的反应器，其用于产生氢气以便用于燃料电池，并且优选地通过被组合到电子装置或设备中的任何一种而被使用，例如个人笔记本电脑，PDA(个人数字助理)，电子记事本终端，数字照相机，手机，腕表，记录器，和投影仪。微反应器模块1包括供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8。供应和排放单元2执行供应反应材料和排放制品。高温反应单元4允许在相对于后文所述的低温反应单元6中的最佳反应温度范围而言的高温发生改性反应。低温反应单元6允许在相对于高温反应单元4中的最佳反应温度范围而言的低温发生选择性氧化反应。连接管8允许反应材料和制品在高温反应单元4和低温反应单元6之间流入或流出。在说明书和附图中，宽度方向X指的是整个微反应器模块1的短边方向，其平行于高温反应单元4和低温反应单元6的基板对置表面。长度方向Y指的是整个微反应器模块1的长边(纵向)方向。另外，高度方向Z指的是整个微反应器模块1的厚度方向，其垂直于高温反应单元4和低温反应单元6的基板对置表面。连接管8被布置在高温反应单元4和低温反应单元6的彼此相对的对置表面之间。连接管8在一部分连接着高温反应单元4，在另一部分连接着低温反应单元6。更具体地讲，沿着宽度方向X观测，连接管8连接着高温反应单元4的中央部位，并且连接着低温反应单元6的中央部位。沿着高度方向Z观测，连接管8连接着高温反应单元4的下端部，并且连接着低温反应单元6的下端部。连接管8沿着宽度方向X的宽度短于任一高温反应单元4或低温反应单元6的对置表面沿着宽度方向X的宽度。连接管8沿着高度方向Z的高度短于任一高温反应单元4或低温反应单元6的对置表面沿着高度方向Z的高度。优选地，连接管8安置于高温反应单元4沿着宽度方向X的中央，以便实现连接管8在高温反应单元4的侧面沿宽度方向X均匀的热膨胀分布。另外，连接管8优选地安置于低温反应单元6沿着宽度方向X的中央，以便实现连接管8在低温反应单元6的侧面沿宽度方向X均匀的热膨胀分布。通过引导将在后文所述的设在高温反应单元4的下表面上的电热丝172到连接管8的下表面上，形成了连接管8。这样，理想地，高温反应单元4和连接管8的下表面被形成为不具有不规则部分或台阶。考虑到这一点，连接管8被布置成安置于高温反应单元4和低温反应单元6的相应下端面中。

图4是微反应器模块1的示意性侧视图，其中基于功能而分开。作为主要组成部件，蒸发器502和第一燃烧器504设置于供应和排放单元2中，如显示于图4。第一燃烧器504被供应燃料(例如氢气，甲醇气体，或类似物)和气体，它们被分开供应或以气体混合物的形式，在第一燃烧器中燃料被至少部分地蒸发，并且气体用作氧源，例如含氧空气，用于燃烧燃料。这些气体通过存在于第一燃烧器504中的催化剂被燃烧，从而产生热量。蒸发器502被分开地或以混合形式从燃料容器供应水和液体燃料(举例来说，醇，例如甲醇或乙醇；醚，例如二甲醚；或化石型燃料，例如汽油)。第一燃烧器504中的燃烧热传播进入蒸发器502，由此，水和液体燃料在蒸发器502中被蒸发。

高温反应单元4主要包括第一改质器506、第二燃烧器508、和第二改质器510。第一和第二改质器506、510分别为使燃料改性从而产生氢的改质器，并且具有彼此联通的结构。第一改质器506被布置在下侧，第二改质器510被布置在上侧，其中第二燃烧器508置于第一和第二改质器506、510之间。

第二燃烧器508被分开地或以气体混合物的形式供应燃料(例如氢气，甲醇气体，或类似物)和气体，在第二燃烧器中燃料被至少部分地蒸发，并且气体用作氧源，例如含氧空气，用于燃烧燃料。这些气体通过存在于第二燃烧器508中的催化剂被燃烧，从而产生热量。基于具体情况，在氢气已经被供应且电化学反应已经发生后，从燃料电池排放的气态废物含有未反应氢气。这样，第一燃烧器504和第二燃烧器508中的至少一个可以设置成利用含氧气体燃烧未反应氢气，从而产生热量。当然，这一过程可以是这样的，即第一燃烧器504和第二燃烧器508中的至少一个使用不同的蒸发器以蒸发储存于燃料容器中的液体燃料(例如，甲醇，乙醇，丁烷，二甲醚或汽油)，并且然后利用气体例如含氧空气燃烧蒸发的燃料。

在第二燃烧器508燃烧从燃料电池排放的气态废物的情况下，首先，第一改质器506和第二改质器510通过启动的电热丝172(将在后面进一步描述)而被加热，从而产生氢。当含氢的气态废物已被从将被供应氢的燃料电池正常排放后，第二燃烧器508燃烧气态废物中的氢，从而加热第一改质器506和第二改质器510。当第二燃烧器508切换至主热源时，电热丝172降低所施加的电压以将第二燃烧器508切换至辅助热源。在加热了的第一和第二改质器506和510中，通过催化剂反应从水和燃料产生氢气以及类似物，并且一氧化碳气体也被产生，尽管其量较小。在甲醇被用作燃料的情况下，化学反应发生，如显示于公式(1)和(2)。产生氢的反应为吸热反应，其中第二燃烧器508的燃烧热被使用。

CH₃OH+H₂O→3H₂+CO₂ (1)

2CH₃OH+H₂O→5H₂+CO+CO₂ (2)

低温反应单元6主要包括一氧化碳去除单元512。一氧化碳去除单元512被第一燃烧器504加热，然后从第一改质器506和第二改质器510被供应含有氢气、一氧化碳以及类似物的气体混合物，并且进一步被从其供应空气。在一氧化碳去除单元512中，气体混合物中的一氧化碳被选择性地氧化，由此，一氧化碳被去除。处在一氧化碳已经被去除的状态下的气体混合物(富含氢的气体)被供应至燃料电池的燃料电极或电池极。

供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8的构造将参照图3和5至13被更详细地描述。图5是微反应器模块1的分解透视图。图6A和6B是沿着燃烧器板12(将在后面进一步描述)的平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线VI-VI延伸，分别示出了带有外部流动管10和不带外部流动管10的状态。图7是沿着基板28和102(将在后面进一步描述)相应平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线VII-VII延伸。图8是沿着下框架30和104(将在后面进一步描述)的相应平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线VIII-VIII延伸。图9是沿着中央框架32和106(将在后面进一步描述)相应平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线IX-IX延伸。图10是沿着上框架34和110(将在后面进一步描述)相应平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线X-X延伸。图11是沿着燃烧器板108(将在后面进一步描述)平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线XI-XI延伸。图12是沿着垂直于燃烧器板108联通方向的平面的方向所作的剖视图，该平面沿着图3中的剖线XII-XII。图13是根据图3中的剖线XIII-XIII沿着低温反应单元6厚度方向所作的剖视图。

如显示于图3、5、6和13，供应和排放单元2具有外部流动管10，其由金属材料例如不锈钢(SUS 304)制成，具有热膨胀中的柔性、高导热率和耐蚀性，以及三个燃烧器板12，它们围绕着外部流动管10彼此叠置。燃烧器板12通过硬焊接结合至外部流动管10。在这种情况下，焊料理想地是例如材料熔点为至少700℃或熔点高于流动通过外部流动管10或接触燃烧器板12的流体的温度中的最大值。例如，焊料可以下述中的任何一个：由金与银、铜、锌、和镉组成的金焊料；主要成分为金、银、锌和镍的焊料；以及主要成分为金、钯和银的焊料。

外部流动管10是一个管体，其具有多个流动路径，用于将微反应器模块1中相应的流体输送到微反应器模块1外部。更具体地讲，参照图6A，外部流动管10设有蒸发引入路径14、空气引入路径16、燃烧气体混合物引入路径18、废气排出路径20、燃烧气体混合物引入路径22和氢排出路径24，它们被设置成平行于彼此。蒸发引入路径14、空气引入路径16、燃烧气体混合物引入路径18、废气排出路径20、燃烧气体混合物引入路径22和氢排出路径24通过外部流动管10的间隔壁29分隔。在这种实施方式中，蒸发引入路径14、空气引入路径16、燃烧气体混合物引入路径18、废气排出路径20、燃烧气体混合物引入路径22和氢排出路径24设置于单一的外部流动管10中。作为替代性方案，外部流动管10可以是这样的，即路径14、16、18、20、22和24中的全部或一些彼此独立地设置于管件中，并且管件被扎成束或组装在一起。外部流动管10的氢排出路径24连接着将在后文所述的发电模块608的燃料电极或电池极。外部流动管10的蒸发引入路径14通过将在后文所述的流动控制单元606连接着燃料容器604。

蒸发引入路径14中被充填液体吸收性材料33(示于图13)，例如毡材料，陶瓷多孔材料，纤维材料，和碳多孔材料。液体吸收性材料33吸收液体，并且可以是各种材料组织中的任何一种，例如通过粘合材料固化的无机或有机纤维，烧结的无机粉末，通过粘合材料固化的无机粉末，石墨和玻璃质碳的混合物。

燃烧器板12也由金属材料制成，例如具有高耐蚀性的不锈钢(SUS 304)。通孔27形成于燃烧器板12的中央部位中。外部流动管10穿过通孔27，并且固定至燃烧器板12。此外，间隔壁31突伸设置于燃烧器板12上下表面之一(本实施方式为上表面)。间隔壁31具有两个部分。一个部分(矩形框架)沿着燃烧器板12的整个外周设置，另一部分径向延伸在矩形框架的一个壁部和外部流动管10一侧之间。三个燃烧器板12通过焊接围绕外部流动管10而彼此固定叠置，并且它们之间具有间隙，并且最上方燃烧器板12的间隔壁的上表面结合至低温反应单元6的下表面。从而，分别与外界隔离的燃烧流动路径26被形成于通过燃烧器板12产生的间隙中。每个燃烧流动路径26的引入端部呈大致U形水平地延伸，与燃烧气体混合物引入路径22联通。另外，每个燃烧流动路径26的出口端部与废气排出路径20联通(开口形成于矩形的形成有路径22和20的一侧、与流动路径26对应的相应部分中)。用于燃烧所述燃烧气体混合物的燃烧催化剂包含在每个燃烧流动路径26的大致整个壁面上或一部分中。铂或类似物被用作燃烧催化剂。

外部流动管10中的液体吸收性材料33充填至一位置，燃烧器板12围绕该位置存在。

如显示于图3和5，低温反应单元6以下述方式形成为平行六面体形状，即基板28、下框架30、中央框架32、上框架34和罩板36从底部开始以上述次序上下叠置。基板28、下框架30、中央框架32、上框架34和罩板36由金属材料制成，例如具有高耐蚀性的不锈钢(SUS 304)。

在基板28沿宽度方向的中央部位，外部流动管10和最上方燃烧器板12被结合至基板28的底板53的下表面。参照图7，间隔壁41突出地设置于由基板28的底板53的上表面周部和基板周边部分围绕的内部。从而，气体混合物流动路径38、混合物流动路径40、一氧化碳去除流动路径42、曲折形状的一氧化碳去除流动路径44、U形一氧化碳去除流动路径46、燃烧气体混合物流动路径48和废气流动路径50彼此分段形成。通孔52设置于气体混合物流动路径38的引入端部中。从而，气体混合物流动路径38通过通孔52与外部流动管10的蒸发引入路径14联通。一氧化碳去除流动路径46围绕通孔52，并且通孔54设置于一氧化碳去除流动路径46的出口端部中。从而，一氧化碳去除流动路径46通过通孔54与氢排出路径24联通。通孔58设置于燃烧气体混合物流动路径48的出口端部中，由此，燃烧气体混合物流动路径48通过通孔58与燃烧气体混合物引入路径18联通。通孔56设置于废气流动路径50的引入端部中，由此，废气流动路径50通过通孔56与废气排出路径20联通。通孔60设置于混合物流动路径40的出口端部中，由此，混合物流动路径40通过通孔60与空气引入路径16联通。通孔52、54、56、58和60分别形成于底板53的预定部位，以竖直穿透所述板。

参照图8，间隔壁43被设置在下框架30的内侧。从而，下框架30的内侧被分段为曲折形状的一氧化碳去除流动路径62，涡旋形状的一氧化碳去除流动路径64，井孔(well hole)66，燃烧气体混合物流动路径68，和废气流动路径70。底板72设置于一氧化碳去除流动路径64、燃烧气体混合物流动路径68和废气路径70中。在下框架30通过焊接或类似方式结合于基板28的状态下，底板72覆盖位于气体混合物流动路径38、混合物流动路径40、一氧化碳去除流动路径46、燃烧气体混合物流动路径48和废气流动路径50上方的一侧。一氧化碳去除流动路径64的引入端部64a与一氧化碳去除流动路径62的出口端部联通。与基板28的一氧化碳去除流动路径42联通的井孔74形成于一氧化碳去除流动路径64的中途(也就是说，底板72不存在)。另外，与基板28的废气流动路径50联通的井孔76形成于一氧化碳去除流动路径64的出口端部64b。在俯视图中的状态下，为了使得一氧化碳去除流动路径62对应于基板28的一氧化碳去除流动路径44，限定这些流动路径的间隔壁43和间隔壁41彼此重叠。因此，一氧化碳去除流动路径62和一氧化碳去除流动路径44被设置为井洞状态。井孔66安置于基板28d的混合物流动路径40的一部分中。井孔69形成于燃烧气体混合物流动路径68的一部分中，由此，燃烧气体混合物流动路径68通过井孔69与基板28的燃烧气体混合物流动路径48联通。井孔71形成于废气路径70的一部分中，由此，废气路径70通过井孔71与基板28的废气流动路径50联通。

在俯视图中，所述结构处于下述状态，即外部流动管10重叠一氧化碳去除流动路径64的一部分，并且一氧化碳去除流动路径64围绕外部流动管10盘绕。

参照图9，间隔壁45被设置在中央框架32的内侧。从而，中央框架32的内侧被分段为曲折形状的一氧化碳去除流动路径78，涡旋形状的一氧化碳去除流动路径80，和井孔82。底板83设置于一氧化碳去除流动路径80的一部分中。在中央框架32通过焊接或类似方式结合于下框架30的状态下，底板83覆盖下框架30的燃烧气体混合物流动路径68和废气流动路径70上方的一侧。为此，在俯视图中的状态下，使得一氧化碳去除流动路径78对应于下框架30的一氧化碳去除流动路径62，间隔壁45重叠间隔壁43。从而，一氧化碳去除流动路径78和一氧化碳去除流动路径62被设置为井洞状态(well state)。为此，在俯视图中的状态下，使得一氧化碳去除流动路径80对应于下框架30的一氧化碳去除流动路径64(也就是说，没有壁被设置在流动路径64、80之间)，并且间隔壁45重叠间隔壁43。从而，一氧化碳去除流动路径80和一氧化碳去除流动路径64被设置为井洞状态(没有壁被设置在流动路径64、80之间)。井孔82重叠下框架30的井孔66，由此，井孔82和井孔66被设置为联通状态。

参照图10，间隔壁47被设置在上框架34的内侧，由此，曲折形状的一氧化碳去除流动路径84形成在上框架34的内侧。底板86被整体设置在上框架34的内侧。在上框架34通过焊接或类似方式结合于中央框架32的状态下，上框架34的底板86覆盖中央框架32的一氧化碳去除流动路径78和一氧化碳去除流动路径80的上方一侧。另外，井孔88形成于一氧化碳去除流动路径84的引入端部，井孔90形成于一氧化碳去除流动路径84的出口端部。井孔88重叠中央框架32的井孔82。从而，一氧化碳去除流动路径84通过井孔88、井孔82和井孔66与混合物流动路径40联通。井孔90安置在中央框架32的一氧化碳去除流动路径78的端部上方，由此，一氧化碳去除流动路径84通过井孔90与一氧化碳去除流动路径78联通。

如显示于图5，罩板36结合至上框架34的上表面，从而一氧化碳去除流动路径84上方的一侧被覆盖罩板36。用于选择性地氧化一氧化碳的一氧化碳选择性氧化催化剂完全设置在一氧化碳去除流动路径42、44、46、62、64、78、80和84的壁的内表面上。在板和框架被结合至彼此上之前，一氧化碳选择性氧化催化剂被设置在基板28、下框架30、中央框架32和上框架34的构成壁面的预定部分上。例如，铂被用作一氧化碳选择性氧化催化剂。

如显示于图3和5，高温反应单元4以下述方式形成为平行六面体形状，即基板102、下框架104、中央框架106、燃烧器板108、上框架110和罩板112从底部开始以上述次序上下叠置。基板102、下框架104、中央框架106、上框架110、燃烧器板108和罩板112由金属材料制成，例如具有高耐蚀性的不锈钢(SUS 304)。

参照图7，基板102具有底板113和间隔壁103突出地设置于底板113周部上表面以及形成于其内部。从而，内部被分段为供应流动路径114、曲折形状的改质器流动路径116和排放流动路径115。供应流动路径114延续至改质流动路径116，而排放流动路径115独立于供应流动路径114和改质流动路径116。

参照图8，间隔壁105被设置在下框架104的内侧。从而，下框架104的内侧被分段为曲折形状的改质流动路径118、燃烧气体混合物流动路径120、废气流动路径122和井孔124。底板126被设置于燃烧气体混合物流动路径120和废气流动路径122上。在下框架104结合至基板102的状态下，底板126覆盖基板102的供应流动路径114和排放流动路径115的上方一侧。在俯视图中的状态下，为了使得改质流动路径118对应于基板102的改质流动路径116，间隔壁105重叠间隔壁103。从而，改质流动路径118和改质流动路径116被设置为井洞状态(底板126不存在于它们之间)。

参照图9，间隔壁107被设置在中央框架106的内侧。从而，中央框架106的内侧被分段为曲折形状的改质流动路径128、井孔130、井孔132和井孔134。另外，底板136设置于中央框架106的内侧。在中央框架106结合至其上的下框架104的状态下，底板136覆盖下框架104的燃烧气体混合物流动路径120和废气流动路径122的上方一侧。在俯视图中的状态下，为了使得改质流动路径128对应于下框架104的改质流动路径118，间隔壁107重叠间隔壁105。从而，改质流动路径128和改质流动路径118被设置为井洞状态。井孔130重叠下框架104的井孔124，由此，这两个井孔130、124均被设置为吹通状态。井孔132安置在燃烧气体混合物流动路径120的端部上方。井孔134安置在废气流动路径122的端部上方。

如显示于图3和5，在燃烧器板108结合到其上的中央框架106上的状态下，中央框架106的改质流动路径128的上方一侧被覆盖燃烧器板108。参照图11，燃烧器板108具有底板141，且间隔壁109突出地设置于底板141的周边内部上表面上。从而，内部被分段为燃烧室138、燃烧室140、井孔142和井孔144。井孔146形成在燃烧室138的端部，并且安置在中央框架106的井孔132上方。从而，燃烧室138通过井孔132、146与下框架104的燃烧气体混合物流动路径120联通。这两个燃烧室138、140彼此联通。井孔148形成在燃烧室140的端部，并且安置在中央框架106的井孔134上方。从而，燃烧室140通过井孔134、148与下框架104的废气流动路径122联通。井孔142安置在中央框架106的改质流动路径128的端部上方，由此，井孔142与改质流动路径128联通。井孔144安置在中央框架106的井孔130的上方，由此，井孔144与井孔130联通。用于使燃烧气体混合物燃烧的燃烧催化剂被设置于这两个燃烧室138和140的壁面。燃烧催化剂被预先设置于燃烧器板108和上框架110的构成壁面的预定部分。作为燃烧催化剂，铂或类似物可被使用。

参照图10，间隔壁111设置于上框架110的内侧，由此，曲折形状的改质流动路径150形成于上框架110的内侧。另外，底板152被设置于上框架110上。上框架110通过焊接或类似方式被结合在燃烧器板108上，由此，燃烧器板108的燃烧室138、140的上方一侧被覆盖。井孔154被设置在改质流动路径150的出口端部，且井孔156被设置在改质流动路径150的引入端部。井孔154和156被形成于底板152中。井孔154安置在燃烧器板108的井孔142上方，由此，改质流动路径150通过井孔142、154与中央框架106的改质流动路径128联通。另一井孔156安置在燃烧器板108的井孔144上方，由此，改质流动路径150通过井孔124、130、144、156与排放流动路径115联通。

如显示于图5，在罩板112通过焊接或类似方式被结合在上框架110上的状态下，改质流动路径150的上方一侧被覆盖罩板112。用于通过使燃料改性而产生氢的改质催化剂被设置于供应流动路径114、排放流动路径115和改质流动路径116、118、128和150的壁面。在板和框架被结合至彼此之前，燃烧催化剂预先设置于基板102、下框架104、中央框架106、燃烧器板108、上框架110和罩板112的构成壁面的预定部分。用于甲醇改质的改质催化剂的可用例子包括基于Cu/ZnO的催化剂和基于Pd/ZnO的催化剂。

如显示于图3和4，连接管8的外轮廓为角柱，并且连接管8的宽度小于高温反应单元4的宽度和低温反应单元6的宽度。另外，连接管的高度8小于高温反应单元4和低温反应单元6中的任何一个的宽度。更具体地讲，在沿着连接管8长度方向即长度方向Y的投影面积方面，连接管8小于高温反应单元4和低温反应单元6中的任何一个。这样，热量几乎不能通过连接管8从高温反应单元4传输至低温反应单元6。

连接管8以桥的方式置于高温反应单元4和低温反应单元6之间。连接管8通过焊接或类似物被结合至低温和高温反应单元4、6的宽度方向中央部位或横壁。连接管8的下表面与高温反应单元4的下表面平齐，也就是说，与基板102的下表面平齐，并且进一步与低温反应单元6的下表面平齐，也就是说，与基板28的下表面平齐。

连接管8是唯一以桥的方式耦合在高温反应单元4和低温反应单元6之间的部件，也就是说，没有其它部件以这种方式设置为连接在它们之间。

如显示于图7、8和12，四个连接流动路径162、164、166和168被平行于彼此设置在连接管8中。流动路径162、164、166和168通过连接管8的间隔壁163相隔，从而彼此独立。如显示于图7，第一连接流动路径162的引入端与气体混合物流动路径38联通，且流动路径162的排出端与供应流动路径114联通。另外，第二连接流动路径164的引入端与排放流动路径115联通，且流动路径164的排出端与混合物流动路径40联通。类似地，如显示于图8，第三连接流动路径166的引入端与燃烧气体混合物流动路径68联通，且流动路径166的排出端与燃烧气体混合物流动路径120联通。另外，第四连接流动路径168的引入端与废气流动路径122联通，且流动路径168的排出端与废气路径70联通。

如上面描述，尽管四个连接流动路径162、164、166和168设置于单一的连接管8内，但每个或一些组的连接流动路径162、164、166和168可以设置于分开的管件中，并且这些管件可以被扎成束。连接管8理想地由与基板28、下框架30、基板102和下框架104相同的材料制成。

如上面描述，在供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8中，流动路径通过一或多个间隔壁(包括底板、顶板、侧板和外板)相隔。在任一部分，间隔壁的厚度落入0.1mm或以上和0.2mm或以下的范围，并且优选为0.1mm。更具体地讲，在高温反应单元4中，基板102的间隔壁103、下框架104的间隔壁105和中央框架106的间隔壁107分别安置于内侧，以沿平面方向彼此重叠，由此，蜿蜒或曲折侧壁被形成。通过这些侧壁，并且另外通过基板102的底板113的上表面和燃烧器板108的底板141的下表面，改质流动路径116、供应流动路径114和排放流动路径115彼此相隔。另外，燃烧室138和140分别通过燃烧器板108的底板141的上表面、间隔壁109和上框架110的底板152的下表面相隔。此外，改质流动路径150通过上框架110的底板152的上表面、间隔壁111和罩板112的下表面而被间隔出来。

在低温反应单元6中，基板28的间隔壁41、下框架30的间隔壁43和中央框架32的间隔壁45被安置于内侧以沿平面方向彼此重叠，由此，蜿蜒或曲折侧壁被形成。通过这些侧壁，并且另外通过基板28的底板53的上表面和上框架34的底板86，相应的流动路径彼此相隔。此外，一氧化碳去除流动路径84通过上框架34的底板86的上表面、间隔壁47和罩板36的下表面而被间隔出来。

整个结构被如上面描述形成，由此，供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8的内侧流动路径的经路被显示于图14和15。图14和15与图4之间的关系将被描述。

蒸发引入路径14对应于蒸发器502的流动路径；改质流动路径116、118和128对应于第一改质器506的流动路径；改质流动路径150对应于第二改质器510的流动路径；从一氧化碳去除流动路径84的起始端至一氧化碳去除流动路径46的终止端的流动路径对应于一氧化碳去除单元512的流动路径；燃烧路径26对应于第一燃烧器504的流动路径；以及燃烧室138和140对应于第二燃烧器508的燃烧室。

参看图2和5，氮化硅、氧化硅或类似物的绝缘膜(未示出)全面形成于低温反应单元6的下表面，即基板28的下表面，高温反应单元4的下表面，即基板102的下表面，以及连接管8的下表面。在绝缘膜的位于低温反应单元6一侧的下表面的一部分上，电热丝170被布图为蜿蜒状态，从而在俯视图中电热170重叠一氧化碳去除单元512的流动路径的至少一部分。在绝缘膜的从低温反应单元6通过连接管8延伸至高温反应单元4的一部分的下表面上，电热172被布图为蜿蜒状态，从而在俯视图中电热丝172重叠第一改质器506和第二改质器510的流动路径的至少一部分。氮化硅、氧化硅或类似物的绝缘膜(未示出)也形成在外部流动管10的横表面和燃烧器板12的表面上。电热丝174被布图在从低温反应单元6的下表面开始通过供应和排放单元2的表面延伸至外部流动管10横表面的区域上。电热170、172和174分别以下述方式形成，即粘结层(可选地)、防扩散层和发热层以上述次序从绝缘膜一侧开始层合。发热层由三个层中电阻率最低的材料(例如Au)制成。当电压施加于相应的电热170、172和174时，电流同心地流动到发热层，由此，热量被产生。防扩散层由这样的材料制成，即使相应的电热丝170、172和174发热，也只有较少的热扩散至防扩散层，且较少的热扩散至发热层。理想的是，使用具有相对高熔点和低反应性的材料(例如W)。在粘结层被使用的情况下，防扩散层具有低粘附性并且易于分离，从而可以使用与防扩散层或绝缘膜之间具有高粘附性的材料(例如Ta、Mo、Ti或Cr)来形成粘结层。电热丝170在被启动时加热低温反应单元6。电热丝172在被启动时加热高温反应单元4和连接管8。电热丝174加热供应和排放单元2的蒸发器502和第一燃烧器504。然后，当第二燃烧器508已与含有来自燃料电池的氢的气态废物一起燃烧时，电热丝172用作第二燃烧器508的辅助加热件，从而加热高温反应单元4和连接管8。类似地，当第一燃烧器504与含有来自燃料电池的氢的气态废物一起燃烧时，电热丝170用作第一燃烧器504的辅助，从而加热低温反应单元6。

此外，电热丝170、172和174分别用作温度传感器，其能够从对应于预定施加的电压的电阻值读取温度值，这是因为电阻基于温度而变化。也就是说，电热丝170、172和174的温度与电阻成比例。

相应的电热丝170、172和174中的任何一个的端部安置在基板28的下表面，并且端部以这种方式布置，即围绕着燃烧器板12。电热丝170的两个端部分别连接至引线176和178；电热丝172的两个端部分别连接至引线180和182；以及电热丝174的两个端部分别连接至引线184和186。在图3中，为了简明，电热丝170、172和174以及引线176、178、180、182、184和186未示出。

参照图16和17，微反应器模块1包括绝热封装200。高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8容纳于绝热封装200中。绝热封装200被构造成包括矩形箱体202，其下表面具有开口，并且基板204封闭箱体202的下表面开口。基板204通过使用玻璃材料或绝缘密封材料而结合至箱体202。箱体202或基板204中的任一由绝热材料例如玻璃或陶瓷形成，并且其内表面形成有铝、金或类似物构成的金属反射膜。利用如此形成的金属反射膜，从供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8的热辐射被反射，从而限制热量传播到绝热封装200外部。绝热封装200和微反应器模块1之间的内部空间被抽真空，从而绝热封装200的内部压力被维持在1乇或以下。供应和排放单元2的外部流动管10被设置成从绝热封装200部分地暴露。如此提供的外部流动管10被连接至发电模块608(将在后面进一步描述)的燃料电极，并且进一步通过流动控制单元606连接至燃料容器604。引线176、178、180、182、184和186分别从绝热封装200部分地暴露。外部流动管10和引线176、178、180、182、184和186通过使用玻璃材料或绝缘密封材料而分别结合至形成于绝热封装200的基板204中的相应的孔196。这是为了防止出现间隙而导致允许外部空气从外部流动管10和相应的引线176、178、180、182、184和186的由绝热封装200暴露的部分进入绝热封装200的内部从而导致内部压力增大。由于绝热封装200的内部空间中的内部压力可以维持较低，因此用于传播通过微反应器模块1产生的热量的介质可以稀释，从而能够限制内部空间中的热对流。因此，微反应器模块1的绝热效应被加强。

在由绝热封装200密封的空间内，具有预定长度的连接管8置于微反应器模块1的高温反应单元4和低温反应单元6之间，如上面描述。然而，连接管8的体积相对于高和低温反应单元4、6的相应体积而言非常小。出于这一原因，热量通过连接管8从高温反应单元4向低温反应单元6的传播可以受到限制。与此同时，在高温反应单元4和低温反应单元6之间的空间中，反应所需的热梯度可以维持，并且高和低温反应单元4、6中的温度可以容易地均匀化。

参照图3和5，吸气材料188被设置于低温反应单元6的表面。吸气材料188将引起绝热封装200的内部空间中压力升高的物质吸收并且从而从其去除。这种物质包括，例如，可能随时间泄露或相继从微反应器模块1泄露的流体，相继出现于微反应器模块1的流体，在结合箱体202和基板204时因抽真空不足而导致的残留外部空气部分，以及进入绝热封装200的内部的外部空气。加热器例如加热材料被设置于吸气材料188中，并且布线190(图2)被连接至加热器。布线190的两个端部围绕燃烧器板12安置在基板102的下表面，并且引线192和194被连接至布线190的相应两个端部。吸气材料188通过被加热而激活，从而呈现吸收作用。吸气材料188的可用材料包括合金，其主要成分为锆、钡或钛。同时，为了清楚，图3没有示出布线190和引线192和194。引线192和194通过形成于绝热封装200的基板204中的两个开口196从绝热封装200部分地暴露。如此布置的引线192和194在孔中通过玻璃材料或绝缘密封材料结合至基板204，以防止出现间隙而导致允许引起内部压力升高的外部空气从暴露部分进入绝热封装200的内部。在这种情况下，理想的是，包括引线176、178、180、182、184、186、192和194的一组布线197被围绕外部流动管10布置，从而使得相应的引线彼此分隔相等的间距。

所述多个通孔195和196穿透基板204，并且相应的通孔196被密封玻璃材料或绝缘密封材料，以使得外部流动管10以及引线176、178、180、182、184、186、192和194插入相应的通孔196。绝热封装200的内部空间被气密性密封，并且内部空间被设置为真空压力，从而绝热效应可以增强。结果，热损失可以最小化。

外部流动管10被形成为突出延伸至绝热封装200的内侧和外侧。根据这种配置，外部流动管10被布置为下述状态，即其在绝热封装200的内侧作为支承而相对于基板204升高。高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8由外部流动管10支撑，并且高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8被定位成离开绝热封装200的内表面。

优选地，在俯视图中，外部流动管10在高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8的整体结构的中心(重心)结合至低温反应单元6的下表面。

假定外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194被设置在高温反应单元4上。在这种情况下，高温反应单元4必须在操作过程中维持在高温，从而，即使是外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194也会被加热至高温。出于这一原因，会出现从外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194向绝热封装200传导并逃逸的热量值的增加。然而，在这种实施方式中，外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194被设置在低温反应单元6上。从而，从外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194向绝热封装200传导并逃逸的热量值可以减少。与此同时，在外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194中，从暴露在绝热封装200外部的部分逸散的热量值减少，从而高温反应单元4和低温反应单元6可以以缩短的时间被加热，并且可以便于维持加热温度稳定。

根据本实施方式，尽管吸气材料188被设置在低温反应单元6的表面，但吸气材料188的设置位置没有特别限制，只要是位于绝热封装200内侧的位置即可。

下面将被描述微反应器模块1的操作。

首先，通过施加电压于引线192和194之间，吸气材料188通过加热器被加热，并且因此被激活。结果，引起绝热封装200中压力升高的物质被吸气材料188吸收，绝热封装200中的真空度升高，因此绝热效率得到增强。

当电压施加在引线176和178之间时，电热丝170会发热以加热低温反应单元6。当电压施加在引线180和182之间时，电热丝172会发热，并且因此高温反应单元4被加热。当电压施加在引线184和186之间时，电热丝174会发热，并且从而主要是供应和排放单元2的外部流动管10的上部被加热。由于供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8由金属材料制成，热量容易在它们之间传导。控制装置测量与每个电热丝170、172、174的压降相关的电势和电流，所述电热丝被提供为电阻器，其电阻值取决于温度。从而，供应和排放单元2、高温反应单元4和低温反应单元6的温度被测量，并且测量出的温度被反馈到控制装置。为了使得测量出的温度落在预期温度范围内，相应的电热丝170、172和174的输出电压通过控制装置被控制。通过这种方式，供应和排放单元2、高温反应单元4和低温反应单元6的温度控制得以实现。

在供应和排放单元2、高温反应单元4和低温反应单元6通过电热丝170、172和174被加热的状态下，当蒸发引入路径14通过泵或类似物被连续式或间歇式供应液体燃料和水的液体混合物时，液体混合物被液体吸收性材料33吸收，并且液体混合物通过毛细作用而向蒸发引入路径14上方浸透。由于液体吸收性材料33充填到燃烧器板12存在的部分，因此液体吸收性材料33内的液体混合物通过燃烧器板12中的发热作用或热量产生而被蒸发，并且燃料和水的气体混合物从液体吸收性材料33蒸发。由于液体吸收性材料33是多孔的，因此气体混合物在相应的室中被蒸发，这些室被分隔为大量的小内部空间。出于这一原因，抽吸现象(例如出现于相对较大空间中)可以受到限制，因此实现稳定的蒸发。

已经从液体吸收性材料33蒸发的气体混合物然后通过通孔52、气体混合物流动路径38、第一连接流动路径162和供应流动路径114流入第一改质器506(改质流动路径116、118和128)，并且继续流动。然后，气体混合物通过通孔54流入第二改质器510(改质流动路径150)。当沿着改质流动路径116、118、128和150流动时，气体混合物被加热以经历催化剂反应，从而产生氢气以及类似物(对于甲醇燃料，见前面所示的化学反应公式(1)和(2))。

接下来，已经产生于第一改质器506和第二改质器510中的气体混合物(含有氢气、二氧化碳气体、一氧化碳气体和类似物)通过井孔156、144、130和124、排放流动路径115和第二连接流动路径164流入混合物流动路径40。与此同时，通过例如设置在微反应器模块1外部的泵的操作，空气从空气引入路径16通过通孔60流入混合物流动路径40，在其中，气体混合物，例如氢气，与空气混合。

然后，含有空气、氢气、一氧化碳气体、二氧化碳气体和类似物的气体混合物从混合物流动路径40运行通过井孔66、82和88，并且然后流入一氧化碳去除单元512(从一氧化碳去除流动路径84至一氧化碳去除流动路径46)。在气体混合物从一氧化碳去除流动路径84流向一氧化碳去除流动路径46时，气体混合物中的一氧化碳气体被选择性地氧化。因此，一氧化碳气体被去除。在这种情况下，一氧化碳气体的反应不是沿着从一氧化碳去除流动路径84至一氧化碳去除流动路径46的路径均等地发生。也就是说，一氧化碳气体的反应速度在从一氧化碳去除流动路径84至一氧化碳去除流动路径46的路径的下游区域中增加(主要在从一氧化碳去除流动路径80至一氧化碳去除流动路径46的部分中)。氧化一氧化碳气体的反应为发热反应，从而主要在从一氧化碳去除流动路径80至一氧化碳去除流动路径46的部分中产生热量。因此，低于该部分安置着外部流动管10，并且因此，通过氧化一氧化碳气体的反应产生的热量与第一燃烧器504中的热量相组合，并被高效用作在蒸发器502中蒸发水和燃料的热量。

然后，已经被去除一氧化碳后的气体混合物通过通孔54和氢排出路径24被供应至，例如，燃料电池的燃料电极。在燃料电池中，通过从氢排出路径24供应的氢气的电化学反应，电能被产生。在这种情况下，含有未反应氢气以及类似物的气态废物从燃料电池排出。

上面描述的操作为初始阶段操作，并且在发电过程中液体混合物被连续地供应至蒸发引入路径14。然后，空气被混合到从燃料电池排放的气态废物中，并且气体混合物(以下称作″燃烧气体混合物″)被供应至燃烧气体混合物引入路径22和燃烧气体混合物引入路径18。已经被供应至燃烧气体混合物引入路径22的燃烧气体混合物然后流入第一燃烧器504的燃烧路径26，在其中燃烧气体混合物燃烧。从而，被设置成例如在低温反应单元6下侧包围外部流动管10的第一燃烧器504会将外部流动管10和低温反应单元6加热至低温。这样，电热丝170和174的能耗可以减少，因此提高能量利用效率。

另一方面，供应至燃烧气体混合物引入路径18的燃烧气体混合物流入第二燃烧器508的燃烧室138和140，在其中，燃烧气体混合物燃烧。因此，燃烧热被产生，从而将安置在第二燃烧器508下方的第一改质器506和安置在第二燃烧器508上方的第二改质器510加热至高温。第二燃烧器508被第一改质器506和第二改质器510竖直叠加，从而热量可以沿着平面方向高效传播。另外，暴露在由绝热封装200封闭的空间中的部分较小，从而热损失可以最小化。因此，电热丝172中的能耗可以减少，并且能量利用效率可以增强。此外，高密度可燃氢未从包含例如微反应器模块1和燃料电池的发电单元排出，因此能够提高安全性。

上述结构可以是这样的，即储存于燃料容器中的液体燃料被蒸发，并且蒸发的燃料和空气的燃烧气体混合物被供应至燃烧气体混合物引入路径18和22。

在液体混合物被供应至蒸发引入路径14并且燃烧气体混合物被供应至燃烧气体混合物引入路径18和22的状态下，控制装置根据电热丝170、172和174的电阻值测量温度，并且同时控制向电热丝170、172和174以及泵和类似物施加的电压。当泵通过控制装置被控制时，将被供应至燃烧气体混合物引入路径18和22的燃烧气体混合物的流率被控制，由此，燃烧器504和508中燃烧热的量值被控制。因此，控制装置控制电热丝170、172和174和泵，从而实施对相应的高温反应单元4、低温反应单元6和供应和排放单元2的温度控制。温度控制以这种方式进行，即高温反应单元4被设置在250℃至400℃的范围，并且优选在300℃至380℃的范围，而低温反应单元6被设置为温度低于高温反应单元4，更具体地讲，在120℃至200℃的范围，并且优选在140℃至180℃的范围。更具体地讲，参照图13，温度控制被实施以实现下面描述的温度分布。优选地，由线L1所示并且安置成靠近低温反应单元6的底板53的部分被控制为150℃。由线L2所示并且安置在液体吸收性材料33顶部的部分被控制为120℃。由线L3所示并且安置在基板204的外表面的部分被控制为80℃。此外，由线L4所示并且安置在液体吸收性材料33下面的部分被控制为65℃。

也就是说，从绝热封装200暴露的外部流动管10和引线组197被设置在低温反应单元6的一侧，而非在高温反应单元4的一侧。这种配置是为了将绝热封装200内部维持在高温，并且使得逸散至绝热封装200外部的热量值最小化。此外，第一燃烧器504仅被布置在液体吸收性材料33上部的周边，从而能够以这种方式高效蒸发燃料，即第一燃烧器504中的燃烧热传播至外部流动管10，以随着热量沿着蒸发引入路径14内的液体吸收性材料33从下部向上部传播而逐渐升高温度。

此外，在到达高温反应单元4和低温反应单元6之前，吸收到蒸发引入路径14中的液体吸收性材料33中的燃料和从空气引入路径16抽取的空气分别被预热，不但通过第一燃烧器504中的燃烧热，而且还通过从废气排出路径20和氢排出路径24排出的气体的热量而预热。

类似地，在到达第二燃烧器508和第一燃烧器504之前，通过从废气排出路径20和氢排出路径24排出的气体的热量，从相应的燃烧气体混合物引入路径18和燃烧气体混合物引入路径22抽取的气体混合物被预热。

这样，通过沿着废气排出路径20和氢排出路径24流动的流体的热量，沿着蒸发引入路径14、空气引入路径16、燃烧气体混合物引入路径18和燃烧气体混合物引入路径22流动的流体被加热。与此同时，通过沿着蒸发引入路径14、空气引入路径16、燃烧气体混合物引入路径18和燃烧气体混合物引入路径22流动的流体，沿着废气排出路径20和氢排出路径24流动的流体被冷却。因此，高效热交换可以实现。

这样，专用于冷却废气排出路径20和氢排出路径24中流体的冷却装置不需要被分开地使用，或者，冷却装置(如果被使用)可以紧凑化。

参照图18，上面描述的微反应器模块1可以通过组装到发电单元601中而被使用。发电单元601包括：框架602；燃料容器604，其可附装至框架602和脱离框架；流动控制单元606，其包括流动路径、泵、流量传感器、阀和类似物；微反应器模块1，其存放在绝热封装200中；发电模块608，其包括燃料电池、用于加湿燃料电池的加湿器和用于收集产生在燃料电池中的副产品的收集单元；空气泵610，其用于将空气(氧)供应至微反应器模块1和发电模块608；以及电能供应单元612，其包括二次电池、DC-DC转换器、将发电单元601电连接至外部装置的外部接口，该外部装置由发电单元601的输出驱动。当燃料容器604中的水和液体燃料的气体混合物通过流动控制单元606被供应至微反应器模块1时，富含氢的气体被产生，如上面描述。然后，富含氢的气体被供应至对应于燃料电池的发电模块608的燃料电极，并且所产生的电能在电能供应单元612的二次电池中被蓄电。

图19是将发电单元601用作电源的电子装置701的透视图。参照图19，电子装置701为移动或携带型电子装置，更具体地讲，个人笔记本电脑。电子装置701包括下壳体704和上壳体708。下壳体704包含由CPU、RAM、ROM和其它电子器件构成的算术处理电路，并且具有键盘702。上壳体708具有显示板706，例如液晶显示板。上下壳体704和708通过铰链部分712被连接在一起，并且可折叠至上壳体708覆盖下壳体704且键盘702与显示板706对置的状态。用于安装发电单元601的装配部分或凹槽710设置于从下壳体704的右侧表面向其底表面延伸的部分中。当发电单元601安装在装配部分710上时，电子装置701可利用从发电单元601供应的电能进行操作。

如前所述，根据本实施方式，绝热封装200的内部空间为绝热或隔热空间。另外，高温反应单元4与低温反应单元6相间隔。从高温反应单元4至低温反应单元6的距离被设置为连接管8的长度。因此，从高温反应单元4至低温反应单元6的传热路径只局限于连接管8，由此，不需要高温的向低温反应单元6的传热受到限制。特别地讲，由于连接管8的高度和宽度小于高温和低温反应单元4和6中的任何一个的高度和宽度，因此传热通过连接管8也被最小化。这样，高温反应单元4中的热损失可以受到限制，且可以防止低温反应单元6温度升高至规定的温度或以上。换言之，即使在高温反应单元4和低温反应单元6容纳于单一的绝热封装200中的情况下，也可以跨越反应单元4和6或在它们之间产生温度差异。

此外，由于连接流动路径162、164、166和168被集中布置于单一的连接管8中，因此可能出现于连接管8和类似物中的应力可以减小。更具体地讲，由于温度差异出现在高温反应单元4和低温反应单元6之间，因此高温反应单元4的膨胀大于低温反应单元6。然而，由于高温反应单元4形成有除了与连接管8之间连接部分以外的自由端侧，因此容易出现于连接管8和类似物中的应力可以受到限制，这样，连接管8中的弯曲应力可以受到限制。特别地讲，连接管8的高度和宽度小于高温反应单元4和低温反应单元6中的任何一个。另外，连接管8在反应单元4和6的沿宽度方向中央部位结合至高温反应单元4和低温反应单元6。因此，容易出现于连接管8、高温反应单元4和低温反应单元6中的应力可以受到限制。

由于单一的外部流动管10也被结合在低温反应单元6和绝热封装200之间，因此容易出现于外部流动管10和类似物中的应力可以减小。

假定流动路径162、164、166和168彼此分开地设置于连接管件中，并且在连接管件彼此相隔的状态下，连接管件夹在所布置的高温反应单元4和低温反应单元6之间。在这种情况下，由于反应单元4和6之间的位移差异，应力出现于连接管件、低温反应单元6和高温反应单元4中。作为可选方式，假定外部流动管件或部件布置在高温反应单元4的一侧。在这种情况下，高温反应单元4中高温模式和低温模式之间的温度差异大于低温反应单元6中高温模式和低温模式之间的温度差异。因此，热膨胀量和收缩量大于在管件布置在低温反应单元6一侧的情况下的热膨胀量和收缩量，从而绝热封装200内部的气密性易于受损。然而，根据本实施方式，可以避免应力出现，且气密性可以确保。

外部流动管10和引线176、178、180、182、184、186、192和194延伸在绝热封装200的外部，并且全都结合至低温反应单元6。这种配置使得可以防止从高温反应单元4向绝热封装200外部直接热耗散，并且因此防止高温反应单元中的热损失4。因此，即使在高温反应单元4和低温反应单元6容纳于单一的绝热封装200中的情况下，温度差异也可以产生在反应单元4和6二者之间。特别地讲，蒸发引入路径14、空气引入路径16、燃烧气体混合物引入路径18、废气排出路径20、燃烧气体混合物引入路径22和氢排出路径24被集中设置于单一的外部流动管10中。从而，暴露的管表面的面积尺寸可以最小化，并且因此从管的表面向绝热封装200外部的热耗散可以受到限制，因此能够使得热损失最小化。

连接管8、高温反应单元4和低温反应单元6的相应下表面彼此平齐，而没有不规则性或台阶。因此，电热丝172可以相对容易地布图，并且电热丝172的烧坏可以受到限制。

另外，外部流动管10的蒸发引入路径14被充填液体吸收性材料33，从而使得蒸发引入路径14用作蒸发器502。因此，微反应器模块1被紧凑化和简单化，并且同时，液体混合物蒸发所需的温度条件可以产生(使得蒸发引入路径14的上部到达120℃温度的条件)。

此外，燃烧器板12在外部流动管10的上端部中设置于外部流动管10的周部。此外，蒸发引入路径14中的液体吸收性材料33被设置成充填至燃烧器板12的高度，从而第一燃烧器504中的燃烧热可以高效用于液体混合物的蒸发。

另外，第二燃烧器508置于第一改质器506和第二改质器510之间，从而第二燃烧器508中的燃烧热均等地传导至改质器506和510这二者。因此，没有温度差异产生在第一和第二改质器506和510之间。

在供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8的任何部分，间隔流动路径的间隔壁被薄化。因此，这些元件的热容量可以减少，因此供应和排放单元2、高温反应单元4、低温反应单元6和连接管8可以从初始操作阶段中的环境温度快速加热至高温。此外，电热丝170、172和174中的能耗可以减少。

[第一改型例]

本发明并不局限于所描述的实施方式，而是可以对它们的设计作出各式各样的改进和修改，这并不脱离本发明的精神和范围。

图20A是设备即微反应器模块1A的侧视图，其中外部流动管10被改造为不同的外部流动管10A。图20B为外部流动管10A沿着图20A中的剖线XX-XX所作的剖视图。微反应器模块1A以与前述微反应器模块1相同的方式设置，除了外部流动管10被修改为外部流动管10A。因此，图20A中通过使用相同附图标记表示微反应器模块1A和微反应器模块1之间彼此对应的部件，并且省略这些部件的描述。如显示于图20B，外部流动管10A整体上形成为圆形中空柱形状。圆形开口形状的蒸发引入路径14A被沿着外部流动管10A的中心线设置。圆形开口形状的空气引入路径16A、燃烧气体混合物引入路径18A、废气排出路径20A、燃烧气体混合物引入路径22A和氢排出路径24A被设置成围绕着蒸发引入路径14A相互平行。流动路径14A、16A、18A、20A、22A和24A分别通过外部流动管10A的间隔壁而分隔相等的间隔。外部流动管10A结合至低温反应单元6的下表面。蒸发引入路径14A与气体混合物流动路径38联通。空气引入路径16A与混合物流动路径40联通。燃烧气体混合物引入路径18A与燃烧气体混合物流动路径48联通。废气排出路径20A与废气流动路径50和燃烧路径26联通。氢排出路径24A与一氧化碳去除流动路径46联通。

[第二改型例]

图21A是设备即微反应器模块1B的侧视图，其中外部流动管10改造为具有两个部件的结构，即外部流动管10B和圆形管件11B。图21B为外部流动管10B沿着图21A中的剖线XXI-XXI所作的剖视图。微反应器模块1B以与微反应器模块1相同的方式设置，除了外部流动管10被改造为具有外部流动管10B和圆形管件11B的结构。因此，图21A通过使用相同附图标记表示微反应器模块1B和微反应器模块1之间彼此对应的部件，并且省略这些部件的描述。

如显示于图21B，圆形开口形状的空气引入路径14B设置于圆形管件11B中。在外部流动管10B中，设有圆形开口形状的空气引入路径16B、燃烧气体混合物引入路径18B、废气排出路径20B、燃烧气体混合物引入路径22B和氢排出路径24B。流动路径16B、18B、20B、22B和24B分别通过外部流动管10B的间隔壁而被间隔。外部流动管10B和圆形管件11B被结合至低温反应单元6的下表面。蒸发引入路径14B与气体混合物流动路径38联通。空气引入路径16B与混合物流动路径40联通。燃烧气体混合物引入路径18B与燃烧气体混合物流动路径48联通。废气排出路径20B与废气流动路径50和燃烧路径26联通。氢排出路径24B与一氧化碳去除流动路径46联通。

[第三改型例]

图22A是设备即微反应器模块1C的侧视图，其中外部流动管10改造为具有六个圆形管件10C至10H的结构。图22B为沿着图22A中的剖线XXII-XXII所作的剖视图。微反应器模块1C以与微反应器模块1相同的方式设置，除了外部流动管10被改造为具有圆形管件10C至10H的结构。因此，图22A通过使用相同附图标记显示了微反应器模块1B和微反应器模块1之间彼此对应的部件，并且省略这些部件的描述。

如显示于图22B，在圆形管件10C至10H中，分别设有蒸发引入路径14C、空气引入路径16C、燃烧气体混合物引入路径18C、废气排出路径20C、燃烧气体混合物引入路径22C和氢排出路径24C。圆形管件10C至10H被结合至低温反应单元6的下表面。蒸发引入路径14C与气体混合物流动路径38联通。空气引入路径16C与混合物流动路径40联通。燃烧气体混合物引入路径18C与燃烧气体混合物流动路径48联通。废气排出路径20C与废气流动路径50和燃烧路径26联通。氢排出路径24C与一氧化碳去除流动路径46联通。

[第四改型例]

本发明并不局限于所描述的实施方式和改型例，而是可以对它们的设计作出各式各样的改进和修改，这并不脱离本发明的精神和范围。

图23为对应于图12的剖视图，图中显示了连接管8改造为连接管8A的情况。如显示于图23，连接管8A形成为圆形柱形状。在连接管8A中，圆形横截面的连接流动路径162A、164A、166A和168A被平行于彼此设置。连接流动路径162A、164A、166A和168A分别对应于连接流动路径162、164、166和168。

[第五改型例]

图24为对应于图12的剖视图，图中显示了连接管8改造为连接管8B的情况。另外，连接管8B形成为角柱形状，连接流动路径162B、164B、166B和168B分别形成为横截面为圆形形状。连接流动路径162B、164B、166B和168B分别对应于连接流动路径162、164、166和168。

[第六改型例]

图25为对应于图12的剖视图，图中显示了连接管8改造为连接管8C的情况。连接管8C形成为三棱柱形状，并且连接流动路径162C、164C、166C和168C分别形成为横截面为三角形形状。连接流动路径162C、164C、166C和168C分别对应于连接流动路径162、164、166和168。

[第七改型例]

图26为对应于图12的剖视图，图中显示了连接管8改造为连接管8D的情况。连接管8D形成为角柱形状，并且连接流动路径162D、164D、166D和168D分别形成为横截面为圆形形状。连接流动路径162D、164D、166D和168D分别对应于连接流动路径162、164、166和168。

[第八改型例]

图27为对应于图12的剖视图，图中显示了连接管8改造为连接管8E的情况。连接管8E形成为矩形柱形状，并且连接流动路径162E、164E、166E和168E分别形成为横截面为矩形形状。另外，连接流动路径162E、164E、166E和168E沿着连接管8E的宽度方向和高度方向在宽度方向横截面上串联布置。连接流动路径162E、164E、166E和168E分别对应于连接流动路径162、164、166和168。

[第九改型例]

图28为对应于图12的剖视图，图中显示了连接管8改造为连接管8F的情况。连接管8F形成为矩形柱形状，并且连接流动路径162F、164F、166F和168F分别形成为横截面为圆形形状。另外，连接流动路径162F、164F、166F和168F沿着连接管8F的宽度方向和高度方向在宽度方向横截面上串联布置。连接流动路径162F、164F、166F和168F分别对应于连接流动路径162、164、166和168。

图29为透视图，示出了微反应器模块1C作为微反应器模块1的对比例，其中，为取代微反应器模块1的连接管8，设有通过分割连接管8而形成的连接管8G、8H、81和8J。高温反应单元4C的流动路径结构形成有基板102A、下框架104A、中央框架106A、燃烧器板108A和上框架34A，以对应于连接管8G、8H、81和8J的配置。高温反应单元4C的流动路径结构不同于微反应器模块1的高温反应单元4的流动路径结构，高温反应单元4形成有基板102、下框架104、中央框架106、燃烧器板108和上框架110A。低温反应单元6C的流动路径结构形成有基板28A、下框架30A、中央框架32A和上框架110A，以对应于连接管8G、8H、81和85的配置。低温反应单元6C的流动路径结构不同于低温反应单元6的流动路径结构，低温反应单元6形成有基板28、下框架30、中央框架32和上框架34。

在微反应器模块1C中，高温反应单元4C的热膨胀量较大，而低温反应单元6C的热膨胀量相对较小。出于这一原因，在宽度方向X和高度方向Z上，连接管8G和8H在结合至高温反应单元4C的部分中沿着膨胀方向接收应力，并且在结合至低温反应单元6C的部分中沿着收缩方向接收应力，从而达到易于受损的程度。类似地，连接管81和8J在结合至高温反应单元4C的部分中沿着膨胀方向接收应力，并且在结合至低温反应单元6C的部分中沿着收缩方向接收应力，从而达到易于受损的程度。

然而，根据前面描述的实施方式中的任何一个微反应器模块1和相应改型例的微反应器模块，连接管8在单一的部分被结合至高温反应单元4，从而基本上不会在该部分中沿着X和Z方向出现应力。类似地，连接管8在单一的部分被结合至低温反应单元6，从而基本上不会在该部分中沿着X和Z方向出现应力。

对于本领域技术人员而言，其它优点和改型容易构想到。因此，本发明的宽广方面并不局限于这里显示和描述的特定细节和代表性实施方式。因此，在不脱离权利要求和它们的等同替换所确定的总体发明思想的精神和范围内，可以做出各式各样的修改。

Claims

1.一种反应器，包括：

低温反应单元，其在低于高温反应单元中温度的温度下引起第二反应材料进行第二反应；

连接管，其置于高温反应单元和低温反应单元之间，并且其将第一反应材料和利用第一反应材料产生的制品传输于高温反应单元和低温反应单元之间；以及

外部流动管，其在一端结合至低温反应单元，并且具有用于经过低温反应单元将第一反应材料供应至高温反应单元的流动路径以及用于经过低温反应单元从高温反应单元排放制品的流动路径；

所述外部流动管穿过所述绝热封装；

2.根据权利要求1的反应器，其中，外部流动管具有一个处于下述状态的管件，其中所述多个流动路径通过间隔壁相隔。

3.根据权利要求1的反应器，其中，外部流动管具有多个管件，它们分别设有所述多个流动路径。

4.根据权利要求1的反应器，其中，高温反应单元包括用于使燃料改性的改质器。

5.根据权利要求1的反应器，其中，低温反应单元包括一氧化碳去除单元，其去除制品中所含的一氧化碳。

6.根据权利要求1的反应器，其中，高温反应单元包括用于燃烧燃料的燃烧器。

7.根据权利要求6的反应器，其中，外部流动管包括流动路径，其将燃料供应至燃烧器。

8.根据权利要求1的反应器，其中，外部流动管设有蒸发器，其引起液体燃料蒸发。

9.根据权利要求8的反应器，其中，蒸发器由用于从高温反应单元排放制品的流动路径中的热量加热。

10.根据权利要求8的反应器，其中，蒸发器由燃烧器加热，所述燃烧器用于燃烧从外部流动管的所述多个流动路径中的任何一个供应的燃料。

11.根据权利要求8的反应器，其中，蒸发器被充填液体吸收性材料。

12.一种电子装置，包括：

根据权利要求1至11中任一项所述的反应器；以及

燃料电池，其通过使用反应器产生的制品来发电。

13.根据权利要求12的电子装置，还包括显示板。

14.一种反应器，包括：

所述反应器还包括：

所述外部流动管穿过所述绝热封装；

15.根据权利要求14的反应器，其中，连接管的高度小于高温反应单元的高度和低温反应单元的高度。

16.根据权利要求14的反应器，其中，连接管置于相应对置表面的宽度方向上的中央部位。

17.根据权利要求14的反应器，其中，连接管的数量只有一个。

18.根据权利要求14的反应器，其中，所述多个连接流动路径沿着连接管的宽度方向布置。

19.根据权利要求14的反应器，其中，所述多个连接流动路径沿着连接管的宽度方向在沿宽度方向的横截面上布置成栅格状态。

20.根据权利要求14的反应器，其中，高温反应单元和低温反应单元的热膨胀系数基本相同。

21.一种电子装置，包括：

根据权利要求14至20中任一项所述的反应器；以及

燃料电池，其通过使用反应器产生的制品来发电。

22.根据权利要求21的电子装置，还包括显示板。