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JP4643533B2 - 熱特性に優れた燃料電池用改質器 - Google Patents

熱特性に優れた燃料電池用改質器 Download PDF

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JP4643533B2 JP2006261841A JP2006261841A JP4643533B2 JP 4643533 B2 JP4643533 B2 JP 4643533B2 JP 2006261841 A JP2006261841 A JP 2006261841A JP 2006261841 A JP2006261841 A JP 2006261841A JP 4643533 B2 JP4643533 B2 JP 4643533B2
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Description

本発明は、燃料電池の発電セルに燃料である水素ガスを供給する改質器（Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）に関することであって、より詳細には改質器のベース部材（シリコン）の蒸発部部位をナノ気孔らが形成される多孔部（ｐｏｒｏｕｓ ｓｉｌｉｃｏｎ）に形成させ、多孔部における熱受容増大により熱の外部損失を防止させることにより、蒸発部の熱効率を向上させるのは勿論、少量のエネルギーでも蒸発部に充分な熱供給環境が具現されるようにする熱特性に優れた燃料電池用改質器に関する。
エネルギーの枯渇問題と環境問題が浮上されることにつれ、エネルギー効率が高く、環境汚染が少ない燃料電池（Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）に対する開発と関心が集中されているが、このような燃料電池は水素などの燃料を直接酸化させて電気を発するため運転過程において騒音が非常に低く、汚染物が殆ど発せられないので環境に優しいと言う利点を提供する。
また、燃料電池は、燃料（水素）の化学エネルギーが電気エネルギーに直接変換され直流電流を生産する能力を有する電池（Ｃｅｌｌ）と定義され、従来の電池とは異なり外部から燃料と空気を供給して連続的に電気を生産する点で相違点がある。
即ち、燃料電池の基本概念は、水素と酸素の反応によって生成される電子の利用だが、例えば水素はアノード（Ａｎｏｄｅ）を通過して、酸素はカソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）を通過し、この際水素は電気化学的に酸素と反応して水を生成しながら電極に電流を発生させる。
一方、電子が電解質（膜）を通過しながら直流電力が発せられるため、付加的に熱が生産され、直流電流は直流電動機の動力として使用されたりインバータによって交流電流に変わって使用され、燃料電池から発生された熱は改質のための蒸気を発生させたり冷暖房用の熱としても使用することができ、既存のリチウムイオン電池に比べ熱の再活用側面でも有用である。
また、燃料電池の燃料は、純粋水素やメタノール等のような炭化水素を用いて改質という過程を通じて発せられる水素を利用するが、このようなメタノール等を電池の原料である水素に改質させるための機器が本発明に関連する改質器（Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）である。
また、燃料電池に供給される酸素は、純粋な酸素であるほど燃料電池の効率を高めるが、実際酸素貯蔵による種々の問題を伴うため、酸素が多く含まれた空気を直接利用し、このような燃料電池の反応は下記の通りである。
アノード（Ａｎｏｄｅ）：Ｈ２――＞２Ｈ＋＋２ｅ−
カソード（Ｃａｔｈｏｄｅ）：Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−――＞Ｈ２Ｏ
電解質（Ｏｖｅｒａｌｌ）：Ｈ２＋Ｏ２――＞Ｈ２Ｏ＋電流＋熱
この際、電極即ち、アノードとカソードとの間に介在される電子移動媒介物である電解質（膜）は、一つの電極から他の電極へ水素イオンが移動することを可能とする役割をするが、このような電解質（膜）はイオン伝達の抵抗を最小化するため陽電極（アノード／カソード）が相互接触されない範囲内で可能な限り薄く提供されることが最も好ましい。
一方、これまで説明した燃料電池は、様々な形態に区分され得るが、基本的にその作動原理には大きい差はなく、燃料の種類、運転温度、触媒と電解質などによって差がある。
例えば、燃料電池はリン酸型燃料電池（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）（ＰＡＦＣ）、アルカリ型燃料電池（Ａｌｋａｌｉｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）（ＡＦＣ）、高分子電解質型燃料電池（Ｐｒｏｔｏｎ Ｅｘｃｈａｎｇｅ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）（ＰＥＭＦＣ）、溶融炭酸塩型燃料電池（Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）（ＭＣＦＣ）、固体酸化物型燃料電池（Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）（ＳＯＦＣ）及び、直接メタノール燃料電池（Ｄｉｒｅｃｔ Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）（ＤＭＦＣ）等で区分されることができ、以下において燃料電池を形態別に区分記載する際には英文略語で標記する。
一方、このような様々な形態の燃料電池のうち現在移動通信端末機やノート型パソコンまたは携帯用複合計算機（以下、‘携帯用機器’と総称する）の使用が急増されるにつれ、機器の電源供給用への燃料電池に対する研究が集中されている。
ところが、現在ノート型パソコンや携帯電話などのような携帯用機器は、機能及びサービス向上は勿論のことで、特に機器の小型化が主な関心事であるため、携帯用機器に使用される燃料電池も小型化が研究開発の主となっている。
例えば、これまで通常使用されるリチウムイオン電池のような２次電池の性能が初期携帯用機器に搭載される時と比べては非常に向上されたが、これより高容量で小型化が可能な燃料電池の機器搭載に対する研究が集中されている。
一方、前述の様々な形態の燃料電池のうち携帯用機器に搭載される小型（マイクロ）燃料電池として最も多く研究され実用化に近い燃料電池はＤＭＦＣとＰＥＭＦＣ（ＰＥＦＣ）である。
この際、ＤＭＦＣとＰＥＭＦＣは燃料として各々メタノールと水素を使用することが異なり、これによって燃料電池の性能や燃料供給システムが相互異なり、また相互比較される長短所を有している。
ところが、ＤＭＦＣの場合出力密度面でＰＥＭＦＣより著しく低いため、携帯用機器の電源供給用として研究されてはいるものの、実際活用価値は低くなりつつある。
その反面、ＰＥＭＦＣ（ＰＥＦＣ）は水素を燃料として使用するため、メタノール等の燃料を水素ガスに改質させ燃料電池（発電セル）に供給する改質器を使用すべきであり、従って改質器使用による電池の大きさ問題を除くと、出力密度面では携帯用機器の電源供給用として有利であると知られている。
従って、携帯用機器の燃料電池、特にＰＥＭＦＣの場合、改質器の小型化及び実際機器の搭載（実装）面積の縮小が前提条件となっている。
一方、図１及び図２では従来の携帯用機器のうち電子計算機で使用される改質器を概略的に図示している。
即ち、図１に図示した通り、燃料電池１００の発電セル１１０と、改質させた水素を該発電セル１１０に供給するための改質器１２０が知られている。
ところが、図１及び図２に図示した通り、従来の燃料電池用改質器１２０は、別途の構造図や符号では表示していないが、狭い流路（チャネル）が形成されたセルが多層で積層される構造であるため、改質される水素ガスの量が少なすぎるだけでなく、全体的に小型化を成してはいるものの多層セルの構造であるため、実際セルに流路を形成させる等の製造工程上の多くの問題点があった。
例えば、従来改質器１２０はシリコン（Ｓｉ）、ガラスまたはステンレス等の基板（セル）に微細工程を通じて狭いマイクロ単位の流路を形成させ、触媒を該狭い流路上にコーティングして改質された水素ガスの発生を可能としたものである。
また、従来改質器１２０はシリコンウェーハ等を積層させながら、その内部に水素の改質（生成）に必要な触媒燃焼器、蒸発器、水素生成器、ＣＯ除去器、センサー、加熱用ヒーター等が統合されたものである。
そして、従来の改質器１２０においては、改質器の内部に金（Ａｕ）を用いた薄膜ヒーターを提供して２８０℃以上に至る高温部を作り高温処理が必要な‘触媒燃焼’を実行し、改質器の内部は部位によって温度が異なり、積層された基板に形成された流路（パスライン）に燃料を順番に通過させることで‘ＣＯ除去’‘改質燃料蒸発’‘燃焼燃料蒸発’の各処理を実行する実際には非常に複雑な構造である。
また、上記改質器は、温度勾配が高さによって大きいバラツキを発生しながら高温を断熱させ難い問題と、出される水素量が少なく実際常用化には多くの問題がある。
一方、このような図１の改質器１２０と類似な従来の多層セル積層及び流路具備型の小型改質器は、特許文献１に具体的に開示されているが、上記特許文献１における従来改質器も先に説明したような問題を有している。
次に、複雑なセル構造の改質器をシリコン基板を用いて蒸発部と改質部を具現した改質器が特許文献２等に開示されている。
ところが、上記特許文献２では蒸発及び改質時、燃料であるメタノールを気体化及び水素に改質させるヒーター手段の熱線が基板に接地されている。
しかし、これまで説明した改質器では熱線がただセル内部または基板に具備されているだけで、熱が改質器外部に伝達されることを効果的に遮断するには困難なところがある。
結局、熱が外部に伝達されて損失が発生すると改質器の熱的特性が低下するのは勿論、燃料を蒸発させるための供給熱エネルギーもさらに必要なため、改質器の運営上様々な問題を発生させる。
また、このような熱的特性の低下は改質器の２つの重要な作動特性、例えば蒸発と改質の重要作動特性に悪影響を及ぼす。
米国公開特許ＵＳ２００４／０１９１５９１ 日本公開特許公報２００４−００６２６５
本発明は、上記のような従来問題を解決するためのものであり、改質器のベース部材（シリコン）の蒸発部部位を多孔部で形成させ、多孔部における熱受容増大が可能なため、熱が外部に損失されないようにすることで、蒸発部の熱効率を向上させるのは勿論、これによって少量のエネルギーでも蒸発部に充分な熱供給環境を具現する熱特性に優れた燃料電池用改質器を提供することにある。
上記のような目的を達成するための技術的側面として本発明は、蒸発部及び改質部が一側に分離具備され、このための連通される流路を各々具備するベース部材と、
上記蒸発部及び改質部に対応して上記ベース部材の他側に密着具備される加熱手段と、
上記ベース部材改質部に具備される触媒手段と、
上記ベース部材の蒸発部において加熱手段側に一体で形成され熱効率を高める多孔部と、を含み熱的特性が優れるよう構成された燃料電池用改質器を提供する。
この際、上記ベース部材はウェーハであることが出来る。
そして、上記加熱手段はベース部材に蒸着される熱線であることが出来る。
また、上記触媒手段は蒸発部で気体化された燃料を水素ガスに改質させるＣｕＯまたはＺｎＯの第１触媒層で構成される。
この際、上記第１触媒層には安定された触媒機能を維持させるよう上記第１触媒層の支持層として構成されるＡｌまたはＡｌ２Ｏ３の第２触媒層が追加で具備されることが出来る。
ここで、上記第２触媒層が上記ベース部材の改質部流路表面にコーティングされ、その上に第１触媒層が形成されることが好ましい。
そして、上記蒸発部に対応してベース部材に一体で形成された上記第１多孔部は、陽極腐食を通じて上記ベース部材に一体で形成されたナノ気孔を含む。
この際、上記改質部のベース部材には触媒面積の増大を可能とするよう提供される第２多孔部がさらに具備されることが好ましい。
上記第２多孔部は、陽極腐食を通じて上記ベース部材に一体され形成されたナノ気孔を含む。
ここで、上記第１，２多孔部には絶縁層が形成され、上記絶縁層の間に加熱手段が具備される。
また、上記ベース部材の上下を覆い、燃料供給口及び水素排出口を具備する蓋部材を含む。
また、上記上部蓋部材の内面に少なくとも改質された水素ガスが排出される排出流路に対応する部位にはＣＯ除去を通じた高純度水素の精製排出を可能とするＣＯ除去手段がさらに具備されることが出来る。
ここで、上記ＣＯ除去手段は白金及びパラジウムで構成されることが出来る。
本発明の燃料電池用改質器によると、改質器のベース部材であるシリコン基板の蒸発部に該当する部位に形成された多孔部のナノ気孔に熱が受容されながら、熱が外部に伝達され難く多孔部に集中されるため、所望の部位に局部的に少量のエネルギーでも熱を供給することができ、熱効率を高める優れた効果を提供する。
また、このような熱効率を高めるための基板の改質部にも多孔部を一体で形成させることにより、その部位にコーティングされる触媒面積が増大され改質器において最も重要な触媒性をより向上させることを可能とする利点も提供する。
そして、基板蒸発部の多孔部におけるナノ気孔にメタノール燃料が吸収される毛細管作用により燃料吸入と蒸発効率が増大されながら加熱時の充分な気体化が可能で水素ガスへの改質性を向上させる。
従って、本発明の改質器は超小型で提供されながら熱エネルギーの供給も減少され稼動費用や熱効率側面で最も理想的な改質器を提供する。
以下、添付の図面により本発明を詳細に説明する。
先ず、本発明の燃料電池用の超小型改質器１は、既存の改質器から発生される熱特性維持の困難さを解消しつつ、さらに触媒面積を増大させ触媒性も高め最終的にはＣＯも除去して、より高純度の水素ガスを発生させることを可能とし、これによって水素ガスの供給を受ける燃料電池自体の出力密度も向上させることを可能とする。
また、先に説明した通り、本発明の燃料電池用の超小型改質器は、様々な形態の燃料電池のうち水素（ガス）を主な燃料として使用するＰＥＭＦＣ等に用いられる改質器である。
次に、図３及び図４では本発明による熱特性に優れた燃料電池用改質器１を図示している。
即ち、図３及び図４に図示した通り、本発明の改質器１は、大きく蒸発部２０及び改質部３０が一側に分離具備され、このための流路２２，３２を各々具備するベース部材１０と、上記蒸発部及び改質部に対応して上記ベース部材１０の他側に蒸着などの形態で具備される加熱手段４０と、上記ベース部材改質部３０に具備される触媒手段５０及び、上記ベース部材１０の蒸発部に対応する部位として加熱手段側に一体で形成され熱効率を高める多孔部６０を含んで構成されている。
従って、このように構成された本発明の改質器１は、蒸発部２０から供給されたメタノール溶液を加熱して気体化させ、該加熱されたメタノール気体（ガス）は流路２２，３２に沿って移動しながら蒸発部２０から連続的に改質部３０へ移動する。
一方、図４ａに図示した通り、上記蒸発部２０の流路２２と改質部３０の流路３２は、実際にはベース部材１０にエッチング等を通じて相互連通されながら反対方向に形成されている。
そして、蒸発部２０の流路２２と改質部３０の流路３２の先端及び末端には燃料供給口２２ａと燃料が改質された水素（ガス）排出口３２ａが各々提供されている。
この際、改質部３０に具備される触媒手段（図３の５０）によってメタノール気体は高温状態で水素に改質され、該改質された水素ガスは、改質器から発電セル（未図示）へ供給され燃料電池の燃料として使用されることとなる。
一方、本発明の改質器１ではベース部材１０の加熱手段接触部位に対応してベース部材１０に一体で形成される多孔部６０を具備する。
従って、本発明の改質器１は、加熱手段４０から発生された熱がベース部材１０に沿って外部へ伝達される前に、先に発生された熱の殆どが多孔部６０で受容され熱の保存性が高くなるようにする。
結局、本発明の改質器１において、上記ベース部材１０の蒸発部部位に提供される多孔部６０は、熱効率を高め、結局は少量の熱エネルギーを供給しても熱効率が高いため、既存の多孔部がない改質器に比べ少なくとも同じ熱特性を有することと成る。
一方、図４に図示した通り、上記ベース部材１０はウェーハ、即ちシリコン基板で提供される。
従って、本発明の超小型改質器は、ウェーハ加工工程を通じて多数個の改質器を同時に製造することができ、改質器の製造工程時多量生産を可能とする。
この際、上記加熱手段４０は熱線で提供されることが出来るが、例えばウェーハ上に熱伝導率が高い白金（Ｐｔ）／チタニウム（Ｔｉ）等を蒸着パターン化させて提供することが出来る。
特に、このような連結の加熱手段４０は、図３及び図４ｂに図示した通り、相互反対方向に形成されることが出来る。
そして、上記加熱手段４０は、改質部３０のベース部材１０側にも提供されると気体化されたメタノールが流路を通過する時、冷却されることを防止させ気体状態を維持させながら触媒反応を通じて水素に円滑に改質されるようにする。
この際、図４ｂの４０ａは外部連結端子である。
一方、図３に図示した通り、上記触媒手段５０は次の図５で詳細に説明する通り、実質的にメタノールを水素に改質させるＣｕＯとＺｎＯの第１触媒層５０ａと、上記第１触媒層５０ａが長時間安定された触媒機能を維持させることが可能であるよう保護層の役割をするＡｌまたはＡｌ２Ｏ３の第２触媒層５０ｂで区分されることが出来る。
この際、図３及び図５に図示した通り、上記第２触媒層５０ｂがベース部材１０の改質部３０の流路３２表面にコーティングされ、その上に第１触媒層５０ａがコーティングされることが好ましい。
一方、図３及び図４に図示した通り、上記触媒手段がコーティングされる改質部３０に対応するベース部材１０には、触媒面積の増大を可能とするよう提供される第２多孔部７０がさらに具備されることが出来る。
この際、上記蒸発部に対応して上記ベース部材１０に形成された第１多孔部６０には、上記ベース部材に一体され形成されたナノ気孔６２を含み、第２多孔部７０にも上記シリコンのベース部材に一体され形成されたナノ気孔７２を含む。
即ち、図７ｂに図示した通り、本発明のベース部材に提供される蒸発部と改質部側の第１，２多孔部６０，７０は超微細気孔、即ちナノ気孔が形成されるため、蒸発部側多孔部６０のナノ気孔６２には、熱線である加熱手段４０から発生された熱がその内部で受容保存されると共に熱が外部へ放出損失されないようにすることにより、熱的特性が優れるようにする。
同時に、改質部３０の第２多孔部７０は、先に説明した触媒手段５０がコーティングされる時、そのコーティング面積が増大されるようにすると共に実際流路に沿って移動するメタノールガスの触媒反応性を高め、これは結局改質性を向上させる。
一方、上記ベース部材１０の蒸発部２０側と改質部３０側に提供される第１，２多孔部６０，７０は、陽極腐食を通じて一体でシリコンウェーハであるベース部材に形成することが出来る。
例えば、図７ａに図示した通り、超音波発生器（Ｕ）の内部に湯煎作用する温水（Ｗ）の内部にセル（Ｃ）が受容され、該セル（Ｃ）の内部に充填された純水と混合されたフッ素溶液（ＰＨ）の内部触媒金属（Ｐｔ）の間に連結されたベース部材１０は、触媒金属（白金）の間に電気が印加される時、フッ素溶液が衝突しながら微細なナノ気孔６２，７２を含む多孔部６０，７０を形成する。
この際、図７ａに図示した通り、上記ベース部材１０は、多孔部を形成させる部位を除いてはシリコン（グルーガン）（Ｓ）を覆ってフッ素溶液（ＰＨ）の浸透を防止させる。
従って、陽極腐食の形態で図７ｂに図示した通り、上記ベース部材１０の所望の部位に多孔部、即ちシリコン多孔部６０，７０が形成され、該多孔部はナノ気孔６２，７２を含むこととなり、該ナノ気孔は熱保存及び触媒面積の拡大を可能として本発明の特徴を具現させる。
そして、上記第１，２多孔部は、実際には同時にベース部材に形成される。
一方、図３に図示した通り、上記ベース部材１０の第１，２多孔部６０，７０のうち流路が形成されない反対側には、絶縁層８０，８２例えば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の絶縁層８０，８２が形成され、その間に上記加熱手段４０の熱線が蒸着パターン化され提供される。
この際、上記絶縁層８０，８２は熱線が損傷されないようにしつつ蒸発部や改質部の多孔部気孔６２，７２を通じて外部漏出されることを防止するシーリングの役割もする。
次に、図５ｉに図示した通り、上記ベース部材１０の蒸発部２０と改質部３０の上に燃料供給及び水素排出口９２，９４を具備する蓋部材９０例えば、ガラスがボンディング処理され、最終的な超小型改質器１の製作が完了される。
次に、図５では本発明の超小型改質器の製造段階を図示している。
即ち、図５ａに図示した通り、ウェーハであるシリコン基板のベース部材１０の一側面を加工して絶縁層と加熱手段が搭載できるようにする凹空間１０ａが蒸発部と改質部に対応して湿式エッチング（Ｗｅｔ Ｅｔｃｈｉｎｇ）を通じて各々形成される。
次に、図５ｂに図示した通り、図７ａに図示した陽極腐食（Ａｎｏｄｅ ｒｅａｃｔｉｏｎ）を通じてベース部材１０の凹空間に各々ナノ気孔６２，７２を含む第１，２多孔部６０，７０を一体で形成させる。
次に、図５ｃに図示した通り、図４（ａ）のように蒸発部と改質部が相互反対にジグザグで流路２２，３２を乾式エッチングを通じて一体で形成させるが、多孔部が流路から露出されるよう形成させる。
次に、図５ｄに図示した通り、絶縁層（８０）を形成させる。
そして、図５ｅ、５ｆに図示した通り、流路２２，３２が形成された部位をテーピング（Ｔ）処理した後、第１触媒層５０ａと第２触媒層５０ｂを順次形成させるが、実際にはベース部材に加工された改質部流路３２に沿ってその表面にスパッタ工程で触媒層がコーティングされる。
次に、図５ｇに図示した通り、下部絶縁層８０上に図４ｂに図示した形態で熱線即ち、白金／チタニウムから成る熱線の加熱手段４０をスパッタ方式で蒸着させる。
次に、図５ｈ、図５ｉに図示した通り、最下部熱線である加熱手段の上に他の絶縁層８２を形成させ、最終的に燃料投入開口９２と改質完了された水素ガス排出口９４が形成された蓋部材９０、例えばガラスをボンディング処理する。
従って、本発明の改質器１の製造が完了される。
この際、図６に図示した通り、上記蓋部材９０の内面にはＣＯ除去を通じた高純度水素の精製排出を可能とするＣＯ除去手段９６即ち、白金及びパラジウム（Ｐｄ）等がコーティングされ得る。
即ち、図４ａにおいて水素ガス排出口３２ａと連結される少なくとも最終流路３２’に対応する部分のガラスの蓋部材９０にＣＯ除去手段９６を蒸着形成させると改質された水素ガスに含まれたＣＯがさらに除去される。
従って、燃料電池の発電セルに具備される触媒の被毒原因となるＣＯが本発明の改質器では除去されるため、より高純度の水素ガスを生産することができ、燃料電池特性をさらに向上させることが出来る。
上記で本発明は、特定の実施例に関して図示し説明したが、当業界で通常の知識を有している者であれば、添付の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域を外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させることが可能である。しかし、このような修正及び変形構造は全て本発明の権利範囲内に含まれることを明らかにする。
従来の発電セルと改質器の燃料電池を図示した概略斜視図である。 図１の従来改質器を図示した概略斜視図である。 本発明による熱特性に優れた燃料電池用改質器を図示した構造図である。 図３の本発明の改質器を図示したものとして、（ａ）は改質部及び蒸発部の流路を図示した平面構造図で、（ｂ）は改質部及び蒸発部の加熱手段である蒸着熱線を図示した底面構造図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の熱特性に優れた燃料電池用改質器の製造段階を図示した工程図である。 本発明の改質器の他の実施例を図示した構造図である。 本発明の改質器のベース部材に形成された多孔部を図示したものとして、多孔部を陽極腐食を通じて形成する状態を図示した概略図である。 本発明の改質器のベース部材に形成された多孔部を図示したものとして、ベース部材の多孔部を表した写真である。
符号の説明
１ 改質器
１０ ベース部材（基板）
２０ 蒸発部
２２ 流路
３０ 改質部
３２ 流路
４０ 加熱手段
５０ 触媒手段
５０ａ 第１触媒層
５０ｂ 第２触媒層
６０ 加熱手段側多孔部
７０ 触媒手段側多孔部
８０，８２ 絶縁層
９０ 蓋部材
９６ ＣＯ除去手段

Claims (11)

  1. 蒸発部及び改質部が一側に分離具備され、前記蒸発部と改質部を連通し、燃料が流れる流路を各々具備するベース部材と、
    前記蒸発部及び改質部に対応して前記ベース部材の他側に密着具備され、前記蒸発部及び改質部の各流路に熱を提供する加熱手段と、
    前記改質部の流路に具備され、前記流路に沿って流れる燃料を改質させる触媒手段と、
    前記蒸発部と対応するベース部材に一体で形成され、前記加熱手段により提供される熱を収容及び保存する第１多孔部とを含み、
    前記触媒手段は、蒸発部で気体化された燃料を水素ガスに改質させるＣｕＯの第１触媒層と、前記第１触媒層の安定された触媒機能を維持させるよう前記第１触媒層の支持層となるＡｌまたはＡｌ ２ Ｏ ３ の第２触媒層とを具備し、
    熱的特性が優れるよう構成されたことを特徴とする燃料電池用改質器。
  2. 前記ベース部材は、ウェーハであることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池用改質器。
  3. 前記加熱手段は、ベース部材に蒸着される熱線であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料電池用改質器。
  4. 前記第２触媒層が前記ベース部材の改質部流路表面に形成され、その上に前記第１触媒層が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の燃料電池用改質器。
  5. 前記第１多孔部は、陽極酸化を通じて前記ベース部材に一体で形成されたナノメートルサイズの気孔を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の燃料電池用改質器。
  6. 前記改質部と対応するベース部材には触媒面積の増大を可能とする第２多孔部がさらに具備されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の燃料電池用改質器。
  7. 前記第２多孔部は、陽極酸化を通じて前記ベース部材に一体され形成されたナノメートルサイズの気孔を含むことを特徴とする請求項６に記載の燃料電池用改質器。
  8. 前記ベース部材において、前記流路が形成された側の反対側には絶縁層が形成され、前記絶縁層の間に加熱手段が配置されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の燃料電池用改質器。
  9. 前記ベース部材の上下を覆い、燃料供給口及び水素排出口を具備する蓋部材を含むことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の燃料電池用改質器。
  10. 前記上側蓋部材の内面で少なくとも改質された水素が排出される排出流路に対応する部位には、ＣＯ除去を通じた高純度水素ガス排出を可能とするＣＯ除去手段が具備されることを特徴とする請求項９に記載の燃料電池用改質器。
  11. 前記ＣＯ除去手段は、白金及びパラジウムで構成されることを特徴とする請求項１０に記載の燃料電池用改質器。
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