[go: up one dir, main page]

KR100585374B1 - 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기 - Google Patents

마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기 Download PDF

Info

Publication number
KR100585374B1
KR100585374B1 KR1020040089410A KR20040089410A KR100585374B1 KR 100585374 B1 KR100585374 B1 KR 100585374B1 KR 1020040089410 A KR1020040089410 A KR 1020040089410A KR 20040089410 A KR20040089410 A KR 20040089410A KR 100585374 B1 KR100585374 B1 KR 100585374B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microchannel
holes
reactor
manifold
cover plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020040089410A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20060040176A (ko
Inventor
김창수
윤영기
박구곤
박석희
임성대
서동주
윤왕래
Original Assignee
한국에너지기술연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국에너지기술연구원 filed Critical 한국에너지기술연구원
Priority to KR1020040089410A priority Critical patent/KR100585374B1/ko
Publication of KR20060040176A publication Critical patent/KR20060040176A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100585374B1 publication Critical patent/KR100585374B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0093Microreactors, e.g. miniaturised or microfabricated reactors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00801Means to assemble
    • B01J2219/00804Plurality of plates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00781Aspects relating to microreactors
    • B01J2219/00891Feeding or evacuation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 연료전지에 공급하기 위한 수소를 발생시키는 수소 발생기를 구성하는 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 반응기에 관한 것이다.
본 발명의 방법은, 박판에 결합공과 통공을 형성시키는 단계와; 한 장 이상의 박판에 마이크로채널을 관통 형성시키는 단계와; 박판에 유입 및 배출 매니폴드를 형성시키는 단계와; 결합공과 통공만이 관통 형성된 덮개판(31)과 한 장 이상의 마이크로채널 박판(32) 및 매니폴드 박판(33)(33')(33")을 일련의 순으로 적층하는 단계로 이루어지며, 다수의 결합공 통공이 관통 형성된 한 쌍의 덮개판(31)과; 덮개판(31) 사이에 적층되며 마이크로채널(C)이 관통 형성된 1장 이상의 마이크로채널 박판(32)과; 마이크로채널 박판(32)과 덮개판 사이에 적층되는 1∼2장의 매니폴드 박판(33)(33')(33")으로 구성되며, 상기 마이크로채널이 박판을 관통하여 매니폴드와 분리 형성됨에 본 발명의 기술적 특징이 있다.
본 발명의 방법과 반응기는 반응기의 효율을 향상시킬 수 있으며, 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.
연료전지, 마이크로채널, 수소 발생기, 반응기

Description

마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기{The fabrication method of microchannel reactor, and the same}
도 1은 종래의 반응기를 구성하는 마이크로채널 박판의 단면도.
도 2는 본 발명 일실시예 방법의 공정도.
도 3은 본 발명 일실시예 반응기의 분리 사시도.
도 4는 본 발명 반응기를 구상하는 일실시예 덮개판의 평면도.
도 5는 본 발명 반응기를 구상하는 일실시예 매니폴드 박판의 평면도.
도 6은 본 발명 반응기를 구상하는 일실시예 마이크로채널 박판을 보인 것으로,
(가)는 평면도이고,
(나)는 평면도의 A-A선 단면도이다.
도 7은 본 발명 다른 실시예 반응기의 단면도.
((도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명))
31. 덮개판 11,32. 마이크로채널 박판
33. 매니폴드 박판 33'. (유입) 매니폴드 박판
33". (배출) 매니폴드 박판
C. 마이크로채널 c. 단위 마이크로채널
H1. 결합공 H2. 통공
MI. 유입 매니폴드 MO. 배출 매니폴드
본 발명은 탄화수소의 개질에 의해 수소를 생생시켜 연료전지에 공급하기 위한 수소 발생기를 구성하는 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기에 관한 것으로, 더 자세하게는 액상의 탄화수소와 물 및 액상의 탄화수소와 공기를 각각 개질반응과 촉매연소의 원료로 하여 메탄올 개질반응과 촉매연소반응 및 열교환이 함께 이루어지며 다수의 단위 반응기가 적층되어 구성된 수소 발생기의 각 반응기에 구비된 마이크로채널을, 동일한 형상의 마이크로채널이 관통 형성된 다수의 박판을 적층하여 하나의 마이크로채널로 일체화 형성시킴으로써 마이크로채널의 깊이를 필요에 따라 자유롭게 변화시킬 수 있도록 한 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기에 관한 것이다.
연료전지는 수소와 산소를 연료로 하여 그 화학적 반응에 의해 생성되는 화학 에너지를 전기 에너지로 변환하는 전지로서, 산화·환원반응을 이용한다는 점에 있어서는 보통의 화학전지와 동일하나, 폐쇄계 내에서 전지 반응을 하는 화학전지와는 달리, 반응물이 연속적으로 외부에서 공급되면서 반응 생성물인 물과 전기가 연속적으로 계외로 전달되는 발전 장치의 역할을 수행하게 되는 일종의 무공해 고효율 발전기이다.
상기와 같은 연료전지는 다양한 분야에 걸쳐 전기를 공급하는 시스템으로 적용될 수 있으며, 특히, 소형 전자기기 부문에서는 기존의 2차전지를 대체하는 전원으로써 그 연구가 활발히 진행 중이나, 연료로 사용되는 수소의 보관, 저장 및 공급 상에 문제가 있다.
즉, 연료전지를 작동시키기 위해서는 연료인 수소의 공급이 필수적이나, 수소가스를 저장하여 사용하기 위해서는 대용량 저장 탱크가 필요할 뿐 아니라 취급시 상당한 주의를 필요로 한다는 측면에서 수소가스를 직접 저장하여 사용하기는 매우 어려운 실정이다.
따라서, 메탄올과 같이 저장과 취급이 쉬운 액상의 탄화수소계 물질을 개질하여 수소를 얻은 후 이를 연료로 사용하는 것이 바람직하며 특히, 연료전지를 소형화하기 위해서는 컴팩트한 수소 공급시스템의 개발이 가장 중요한 과제로서, 이를 위하여 근래에는 마이크로채널을 이용한 개질에 의해 메탄올로부터 수소를 얻는 수소 발생기에 대한 연구가 관심을 끌고 있다.
상기 마이크로채널을 이용한 수소 발생기는 마이크로채널이 구비된 단위 반응기 다수가 결합된 구조로서, 마이크로채널을 이용한 반응기는 메탄올의 개질반응과 같은 화학반응을 수행하기에 매우 효과적인 반응기인 바, 기존의 고정층 반응기 에 비하여 물질 및 열 교환이 원활하게 이루어져 촉매의 성능을 극대화할 수 있는 구조를 가지고 있기 때문에 소형 연료전지 시스템에 대한 수소 공급 장치로서는 가장 효과적인 것으로 평가되고 있다.
상기 수소 발생기를 구성하는 단위 반응기는 반응을 촉진시키기 위하여 각종 유체가 흐르게 되는 폭 1mm 이하의 마이크로채널이 그 내부에 구비되는 바, 이와 같은 마이크로채널은 박판의 표면에 정밀 기계 가공이나 에칭 또는 특수한 용도로서 엑스-선 식각기술과 도금 및 주조 등을 혼용한 리가(LIGA) 공법에 의해 만들어진다.
상기와 같은 마이크로채널은 폭이 좁고, 폭에 비하여 깊이가 깊어야 촉매반응이나 열교환 측면에서 바람직하나, 상기의 기계 가공과 에칭은 그 가공 특성상 마이크로채널의 폭에 대한 깊이의 비에 제한이 있으며 특히, 마이크로채널의 폭이 수백 마이크로미터 수준인 경우에는 폭에 대한 깊이의 비가 1:1 이상이 되도록 깊게 가공하는 것이 극히 어렵기 때문에 반응기의 효율을 향상시키는데 한계가 있다.
따라서, 단위 반응기의 용량을 증가시키기 위해서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일측 표면에만 마이크로채널(C)이 형성된 다수의 마이크로채널 박판(11)을 적층시키게 되고, 반응기로 공급된 유체는 반응기를 구성하는 각 박판의 마이크로채널로 분배되어 흐르게 되는 바, 모든 마이크로채널로 분배되는 유체의 양을 균등하게 배분하기 어렵기 때문에 각 박판의 효율이 다르게 될 뿐 아니라 전체적인 효율도 저하되는 문제가 있다.
본 발명은 종래의 마이크로채널 형성 방법과 구조가 가지고 있는 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 특정한 마이크로채널의 폭에 대하여 필요에 따라 그 깊이를 자유롭게 만들 수 있음으로써 반응기의 효율을 향상시킬 수 있는 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 마이크로채널의 관통 형성 및 마이크로채널과 매니폴드의 분리 구조에 의해 달성된다.
본 발명의 마이크로채널 반응기에 구비된 마이크로채널은 적어도 한 장 이상의 박판이 적층되어 이루어지나, 각 박판에 형성되며 평행한 다수의 단위 마이크로채널로 구성된 각 마이크로채널은 박판의 일측 표면에만 형성되지 않고 박판의 양 표면을 관통하는 구멍의 형태로 형성되며, 마이크로채널의 양 단부에 매니폴드가 일체로 형성된 종래의 구조와 달리 마이크로채널과 매니폴드를 별도의 박판에 각각 분리 형성시킴에 본 발명의 기술적 특징이 있다.
본 발명의 마이크로채널 반응기에 구비된 마이크로채널은, 각 박판 두께의 깊이를 갖는 마이크로채널 다수가 적층되어 하나로 일체화된 구조이며, 반응기의 용량에 따라 박판의 수를 가감 적층하여 마이크로채널의 일정한 폭에 대하여 그 깊이를 즉, 마이크로채널의 단면적을 자유롭게 조절이 가능하기 때문에 필요로 되는 유체의 양에 적합한 마이크로채널의 깊이를 어려움 없이 형성시킬 수 있게 된다.
따라서, 박판마다 일측 표면에만 마이크로채널이 형성되며, 유체의 양 즉, 반응기의 처리 용량을 증가시키기 위하여서는 마이크로채널이 각각 형성된 다수의 박판을 적층 상태로 병렬 연결시킨 후 서로 분리된 각 박판의 마이크로채널로 유체가 분배되어 흐르게 되는 종래의 구조와 달리, 본 발명 반응기에 형성된 상기 마이크로채널로 공급되는 유체는 분배되지 않고 전체가 함께 합체된 마이크로채널을 통하여 흐를 수 있게 된다.
상기와 같이 각 박판에 관통 형성된 마이크로채널 다수가 하나로 합체된 마이크로채널이 구비된 본 발명의 반응기는 덮개판, 적어도 한 장 이상의 마이크로채널 박판, 매니폴드 박판 및 덮개판이 순차적으로 적층된 구조이다.
상기와 같이 적층 구성된 본 발명의 반응기에서 상기 매니폴드 박판은 마이크로채널로 공급되는 유체의 유입과 배출이 이루어지는 판으로서, 유체의 유입통로가 되는 유입 매니폴드와, 배출통로가 되는 배출 매니폴드는 박판 표면의 상·하 양 측 대각선 방향으로 점대칭을 이루는 삼각형의 형상으로 각각 관통 형성되어 마이크로채널을 구성하는 각 개개의 단위 마이크로채널을 통하여 흐르는 유체의 이동 거리가 서로 동일하게 되도록 설계된다.
즉, 메니폴드로 공급되는 유체는 유입 매니폴드의 꼭지점 부위로 유입된 후 분산되어 꼭지점 부위와 마주보며 마이크로채널의 일측 단부와 중첩되는 변 부위를 통하여 마이크로채널을 이루는 개개의 단위 마이크로채널 일측으로 공급되며, 각 단위 마이크로채널 일측에서 타측으로 흐른 유체는 마이크로채널의 타측 단부와 중 첩되는 배출 매니폴트의 변 부위로부터 이와 마주보는 꼭지점 부위로 다시 모인 후 반응기 외부로 배출된다.
따라서, 유입 매니폴드의 꼭지점으로부터 배출 매니폴드의 꼭지점까지 각 단위 마이크로채널을 통하여 흐르는 각 유체의 이동 거리가 동일하도록 두 매니폴드의 꼭지점 부위는 박판의 중앙부에 형성된 마이크로채널의 좌·우측 단부를 벗어난 부위에서 그 상단부보다 높은 곳과 하단부보다 낮은 곳에 각각 위치하게 된다.
또한, 본 발명의 반응기는 하나의 단위 반응기로서 사용될 수도 있으나, 다수의 반응기가 서로 다른 용도를 가지며 적층된 형태로 사용될 수도 있는 바, 사용되는 목적에 따라 상기와 같이 유입 매니폴드와 배출 매니폴드가 하나의 박판에 함께 형성된 매니폴드 박판을 마이크로채널의 일측에만 적층할 수도 있으며, 상기 두 매니폴드를 하나의 박판에 함께 형성시키지 않고 두 장의 박판에 하나씩 각각 형성시킨 유입 매니폴드 박판과 배출 매니폴드 박판을 마이크로채널 박판의 양 측에 하나씩 각각 적층시킨 형태로 사용할 수도 있다.
그리고, 상기 덮개판은 각 반응기와 반응기가 적층되어 이루어지는 수소 발생기에서 각 반응기를 분리하여 주며, 유체 유입구 및 배출구를 제외하고 각 반응기의 마이크로채널 및 매니폴더 공간을 외부에 대하여 폐쇄시키는 격벽의 역할을 하며, 반응기가 단독으로 사용되거나 적층되어 최종 사용되는 경우 최외측 덮개판의 외면에는 반응기를 보호하기 위한 별도의 앤드판이 결합되는 것이 바람직하다.
상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 아래의 설명에 의해 명확하게 이해될 것이다.
도 2에 본 발명 일실시예 방법의 공정도를, 도 3에 본 발명 일시예 반응기의 분리 사시도를, 도 4에 본 발명 반응기를 구성하는 일실시예 덮개판의 평면도를, 도 5에 본 발명 반응기를 구성하는 일실시예 매니폴드 박판의 평면도를, 도 6에 본 발명 반응기를 구성하는 일실시예 마이크로채널 박판의 평면도와 단면도를, 도 7에 유입 매니폴더와 배출 매니폴더가 각각 형성된 두 장의 매니폴더 박판이 적층된 다른 실시예 반응기의 분리 사시도를 도시하였다.
도시된 바와 같이 본 발명의 방법은, 다수의 박판 각각에 테두리부를 따라 위치가 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)을 각각 관통 형성시키는 단계(100)와;
다수의 박판 중 적어도 한 장 이상의 박판에 마이크로채널을 관통 형성시켜 마이크로채널 박판(32)을 만드는 단계(200)와;
박판에 유입 및 배출 매니폴드(MI)(MO)를 함께 또는 각각 관통 형성시켜 매니폴드 박판(33)(33')(33")을 만드는 단계(300)와;
결합공(H1)과 통공(H2)만이 관통 형성된 한 쌍의 덮개판(31) 사이에 적어도 한 장 이상의 마이크로채널 박판(32)과 매니폴드 박판(33)(33')(33')을 일련의 순으로 적층하는 단계(400)로 이루어진다.
이때, 상기 적층하는 단계(400)에서는 덮개판(31)과, 마이크로채널 박판(32)과, 매니폴드 박판(33) 및 덮개판(31)을 순차적으로 적층하거나, 덮개판(31)과, 유입 매니폴드 박판(33')과, 마이크로채널 박판(32) 과, 배출 매니폴드 박판(33") 및 덮개판(31)을 순차적으로 적층하게 된다.
그리고, 상기와 같은 마이크로채널 반응기의 제조 방법에 의해 만들어지는 마이크로채널 반응기는, 테두리를 따라 다수의 결합공(H1)과 유체의 공급과 배출을 위한 다수의 통공(H2)이 관통 형성되며, 서로 평행하게 대향하는 한 쌍의 덮개판(31)과;
상기 덮개판(31)의 결합공(H1) 및 통공(H2)과 각각 일치되는 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통형성되며, 평행한 다수의 단위 마이크로채널(c)로 이루어진 마이크로채널(C)이 중앙부에 관통 형성되고, 상기 덮개판(31) 중 일측 덮개판의 내면에 적층되는 적어도 1장 이상의 마이크로채널 박판(32)과;
상기 덮개판(31)의 결합공(H1) 및 통공(H2)과 각각 일치되는 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통형성되며, 다수의 통공(H2) 중 상·하 대각선 방향에 위치하는 두 통공을 꼭지점으로 하는 삼각형상의 유입 매니폴드(MI)와 배출 매니폴드(MO)가 양 측에 각각 관통 형성되고, 상기 마이크로채널 박판(32)과 타측 덮개판 사이에 적층되는 매니폴드 박판(33)으로 구성되거나,
상기 한 쌍의 덮개판(31)과;
상기 덮개판(31)과 동일한 위치에 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통형성되며, 일 측에 어느 한 통공(H2)을 꼭지점으로 하는 삼각형상의 유입 매니폴드(MI)가 관통 형성되고, 상기 덮개판(31) 중 일측 덮개판의 내면에 적층되는 유입 매니 폴드 박판(33')과;
상기 유입 매니폴드 박판(33')에 적층되는 적어도 1장 이상의 마이크로채널 박판(32)과;
상기 덮개판(31)과 동일한 위치에 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통형성되며, 상기 유입 매니폴드(MI)의 꼭지점이 되는 통공(H2)과 투영 평면도 상에서 대각선 방향을 이루는 통공(H2)을 꼭지점으로 하는 삼각형상의 배출 매니폴드(MO)가 타측에 관통 형성되고, 상기 마이크로채널 박판(32)과 타측 덮개판 사이에 적층되는 배출 매니폴드 박판(33")으로 구성된다.
이때, 상기 결합공(H1)의 수는 적층된 다수의 박판을 고정 결합시키기 위한 것으로서, 박판의 크기에 따라 그 수가 달라질 수 있으나 박판과 박판 사이의 밀폐성을 고려하여 적어도 한 변당 하나 이상 즉, 모두 2쌍 이상이 바람직하다.
그리고, 유체의 이동 통로가 되는 상기 통공(H2)은, 반응기가 하나의 유체 흐름과 하나의 반응만이 일어나는 단독 반응기로 사용되는 경우에는 대각선 방향으로 서로 마주하는 한 쌍만이 형성되어도 무방하고, 서로 섞이지 않는 두 유체 흐름이 필요로 되는 경우에는 교차하는 두 대각선 방향으로 각각 마주하는 두 쌍이 필요하게 된다.
즉, 다수의 반응기가 적층되어 사용되는 경우 각 박판의 네 모서리 부근에 각각 형성된 두 쌍의 상기 통공(H2)은 상·하 대각선 방향으로 마주하는 한 쌍씩이 유체의 흐름에 기여하며, 다른 한 쌍은 마이크로채널로 유체를 통과시키지 못하고 자신의 상·하로 적층되는 반응기로 유체를 직접 전달하는 단순 통로의 역할만을 하게 된다.
그리고, 매니폴드와 마이크로채널 사이에 유체의 흐름이 가능하기 위해서는 투영 평면도 상에서 매니폴드의 변 부위와 마이크로채널의 단부가 서로 중첩되도록 만들어져야 하는 바, 중첩부의 면적은 유체의 양과 매니폴더 및 마이크로채널의 미시적 형태와 크기에 따라 최적의 유체 흐름에 적합하도록 적절히 조절해 주어야 한다.
상기와 같이 구성되는 반응기를 단위 반응기로 하여 다수가 적층되어 하나의 수소 발생기를 이루는 경우 수소 발생기를 구성하는 각 반응기는 개질반응기, 기화기, 열교환기, 촉매연소기 등의 역할을 각각 수행하게 되는 바, 역할에 따라 마이크로채널의 내면에는 촉매층이 피복되어 반응을 효율적으로 촉진시키게 된다.
따라서, 본 발명의 반응기 역시 수소 발생기에서의 역할에 따라 마이크로채널의 내면에 촉매층이 피복되며, 이러한 경우 상기에서 언급된 본 발명의 방법은 다음과 같이 코팅 단계가 추가되는 바, 이를 살펴보면 다음과 같다.
상기 본 발명의 방법에 의해 만들어진 덮개판(31) 위에 필요로 되는 다수의 마이크로채널 박판을 적층한 후 볼트를 결합공(H1)에 관통시켜 너트로 조임으로써 덮개판(31)과 마이크로채널 박판(32)을 분리 가능하게 고정 결합시키는 단계(600)와;
덮개판(31)에 의해 하부가 막힌 마이크로채널(C)의 상부를 통하여 그 내부에 촉매 코팅액이 채우고 일정 시간 경과 후 촉매 코팅액을 제거하는 단계(700)와:
상기 덮개판(310과 마이크로채널 박판(32)을 건조하는 단계(800)를 통하여 마이크로채널 내면에 촉매층이 코팅된다.
상기와 같은 방법을 통하여 반응기의 역할에 따라 마이크로채널의 내면에 촉매층을 선택적으로 피복시키게 되며, 촉매층이 코팅된 반응기와 코팅되지 않은 반응기를 적절히 조합함으로써 수소 발생기가 구성된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 반응기는 용도가 각기 다른 다수의 반응기가 적층 구성된 수소 발생기의 구성 요소로 사용될 수도 있고, 필요에 따라 단독 반응기로 사용될 수 있으며, 용도에 따라 매니폴드 박판의 구조가 변화되기 때문에 유체의 흐름 방향도 달라지게 되는 바, 이를 설명하면 다음과 같다,
하나의 매니폴드 박판이 사용된 경우, 도 3을 기준으로 하여 유체의 흐름을 설명하면, 하부 덮개판과 매니폴드 박판의 촤측 상부 통공을 통하여 좌측의 유입 매니폴드(MI)로 상향 공급된 유체는 다수 마이크로채널 박판에 의해 하나로 일체화된 마이크로채널을 거쳐 우측의 배출 매니폴드(MO)에서 모인 후 매니폴드 박판과 하부 덮개판의 우측 하부 통공을 통하여 하향 배출된다.
즉, 유체는 상향 이동 → 우측 이동 → 하향 이동의 경로를 따르게 된다.
상기와 같은 구조는 단독 반응기에서 가능하나, 다수의 반응기를 적층 사용하는 경우에는 두 방향의 유체 흐름이 필요로 될 뿐 아니라 하나의 유체 흐름 방향이 공급시부터 배출시까지 역전되지 않으면서 필요로 되는 다단계의 반응 내지는 역할을 수행하여야 하기 때문에 유입 매니폴더와 배출 매니폴도를 별개로 형성시키는 것이 더욱 바람직하다.
도 7에 도시된 바와 같이, 다수 적층된 마이크로채널 박판의 하부에 유입 매니폴드(MI)가 관통 형성된 유입 매니폴드 박판(33')을, 상부에 배출 매니폴드(MO)가 관통 형성된 배출 매니폴드 박판(33")이 적층되며 이때, 하부 덮개판을 통하여 상향 공급된 유체는 하부의 유입 매니폴드 박판(33'), 마이크로채널 박판(32) 및 상부의 배출 매니폴드 박판(33")과 상부의 덮개판을 통하여 상향 배출된다.
즉, 유체는 상향 이동 → 우측 이동 → 상향 이동의 경로를 따르게 된다.
따라서, 상기와 같이 두 장의 매니폴드 박판이 사용된 경우 한 반응기를 통과한 유체는 그 흐름이 좌·우측으로 바뀌는 것을 제외하고는 적층 방향과 일치되는 상·하 방향 중 어느 한 방향으로 후진 없이 계속 전진만 하게 되기 때문에 하나의 유체 흐름을 따라 다수의 반응 내지는 역할을 수행할 수 있게 된다.
물론, 두 장의 매니폴드를 사용한 구조는 반응기를 단독으로 사용하는 경우에도 적용할 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 반응기는 마이크로채널의 깊이를 손쉽게 변화시킬 수 있기 때문에 다양한 용량의 반응기를 자유롭게 만들 수 있으며, 반응기의 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.

Claims (10)

  1. 다수의 박판으로 적층 구성된 수소 발생기용 반응기의 제조 방법에 있어서, 다수 박판 각각의 테두리부를 따라 위치가 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)을 관통 형성시키는 단계(100)와;
    다수의 박판 중 적어도 한 장 이상의 박판에 마이크로채널을 관통 형성시켜 마이크로채널 박판(32)을 만드는 단계(200)와;
    한 장의 박판에 유입 및 배출 매니폴드(MI)(MO)를 함께 형성시키는 단계 또는, 두 장의 박판에 유입 및 배출 매니폴드(MI)(MO)를 각각 하나씩 형성시키는 단계 중의 어느 한 단계(300)와;
    결합공(H1)과 통공(H2)만이 관통 형성된 한 쌍의 덮개판(31)과, 마이크로채널 박판(32)과, 한장 이상의 매니폴드 박판(33) 및 덮개판(31)을 순차적으로 적층하는 단계 또는, 덮개판(31)과, 유입 매니폴드 박판(33')과, 한장 이상의 마이크로채널 박판(32)과, 배출 매니폴드 박판(33") 및 덮개판(31)을 순차적으로 적층하는 단계 중의 어느 한 단계(400)를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 마이크로채널 반응기의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 다수의 박판으로 적층 구성된 수소 발생기용 반응기에 있어서, 테두리를 따라 다수의 결합공(H1)과 다수의 통공(H2)이 관통 형성되며, 평행하게 대향하는 한 쌍의 덮개판(31)과;
    상기 덮개판(31)과 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2) 및 평행한 다수의 단위 마이크로채널(c)로 이루어진 중앙부의 마이크로채널(C)이 각각 관통 형성되고, 상기 덮개판(31) 중 일측 덮개판의 내면에 적층되는 적어도 1장 이상의 마이크로채널 박판(32)과;
    상기 덮개판(31)과 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통 형성되고, 통공(H2)들 중 대각선 방향에 위치하는 두 통공을 꼭지점으로 하여 각각 삼각형상을 이루는 동시에 각 통공(H2)과 마주한 변의 테두리부가 상기 마이크로채널(C)의 양 단부와 각각 중첩되는 유입 매니폴드(MI)와 배출 매니폴드(MO)를 양 측에 각각 관통 구비하며, 상기 마이크로채널 박판(32)과 타측 덮개판 사이에 적층되는 매니폴드 박판(33)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로채널 반응기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 통공(H2)은 박판의 네 모서리 부근에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로채널 반응기.
  7. 삭제
  8. 다수의 박판으로 적층 구성된 수소 발생기용 반응기에 있어서, 테두리를 따라 다수의 결합공(H1)과 다수의 통공(H2)이 관통 형성되며, 평행하게 대향하는 한 쌍의 덮개판(31)과;
    상기 덮개판(31)과 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통 형성되고, 일측의 한 통공(H2)을 꼭지점으로 하여 삼각형상을 이루는 동시에 이 통공(H2)과 마주한 변의 테두리부가 상기 마이크로채널(C)의 일측단부와 중첩되는 유입 매니폴드(MI)를 일측에 관통 구비하며, 상기 덮개판(31) 중 일측 덮개판의 내면에 적층되는 유입 매니폴드 박판(33')과;
    상기 덮개판(31)과 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2) 및 평행한 다수의 단위 마이크로채널(c)로 이루어진 중앙부의 마이크로채널(C)이 각각 관통 형성되고, 상기 유입 매니폴드 박판(33')에 적층되는 적어도 1장 이상의 마이크로채널 박판(32)과;
    상기 덮개판(31)과 동일한 다수의 결합공(H1)과 통공(H2)이 관통 형성되고, 상기 유입 매니폴드(MI)의 꼭지점 통공(H2)과 대각선 방향의 통공(H2)을 꼭지점으로 하여 삼각형상을 이루는 동시에 이 통공(H2)과 마주한 변의 테두리부가 상기 마이크로채널(C)의 타측단부와 중첩되는 배출 매니폴드(MO)를 타측에 관통 구비하며, 상기 마이크로채널 박판(32)과 타측 덮개판 사이에 적층되는 배출 매니폴드 박판(33")을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로채널 반응기.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 통공(H2)은 박판의 네 모서리 부근에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 마이크로채널 반응기.
  10. 삭제
KR1020040089410A 2004-11-04 2004-11-04 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기 Expired - Fee Related KR100585374B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040089410A KR100585374B1 (ko) 2004-11-04 2004-11-04 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040089410A KR100585374B1 (ko) 2004-11-04 2004-11-04 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060040176A KR20060040176A (ko) 2006-05-10
KR100585374B1 true KR100585374B1 (ko) 2006-06-01

Family

ID=37147202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040089410A Expired - Fee Related KR100585374B1 (ko) 2004-11-04 2004-11-04 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100585374B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8585990B2 (en) 2010-05-04 2013-11-19 Korea Institute Of Science And Technology Micro-macro channel reactor

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101035275B1 (ko) * 2006-09-22 2011-05-18 주식회사 엘지화학 적층 반응 장치
KR102352369B1 (ko) * 2019-02-13 2022-01-19 한국에너지기술연구원 레독스 흐름 전지용 부품의 제조방법, 이를 포함하는 레독스 흐름 전지
CN110451525B (zh) * 2019-08-07 2021-05-11 清华大学 一种快速制备单斜晶结构普鲁士蓝类似物的方法
CN115784152B (zh) * 2022-11-22 2024-04-02 大连海事大学 一种层叠式微通道重整制氢反应器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8585990B2 (en) 2010-05-04 2013-11-19 Korea Institute Of Science And Technology Micro-macro channel reactor

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060040176A (ko) 2006-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107887623B (zh) 用于内部歧管式固体氧化物燃料电池堆叠的互连件以及相关方法和电力系统
JP2016118384A (ja) 燃料電池システムのための多流路型熱交換器
US20110274999A1 (en) Fuel cell stack
JP5111492B2 (ja) 化学反応触媒で選択的に被覆される流体循環路を備える熱交換器システム
JPS622430B2 (ko)
KR102107529B1 (ko) 고체 산화물 연료 전지
US8052939B2 (en) Micro channel reactor system
CN110801785B (zh) 一种以蜂窝状SiC陶瓷为催化剂载体的制氢反应器
MXPA06012115A (es) Reactor tipo placa con una estructura catalitica removible.
CN201206102Y (zh) 层叠式自热微制氢反应器
CN101427093B (zh) 热交换器、热交换重整器以及制造热交换器和热交换重整器的方法
US20090064579A1 (en) Heat exchange reformer unit and reformer system
KR100898855B1 (ko) 열교환기를 포함한 마이크로 채널 개질 반응기
JP2008226811A (ja) 燃料電池
WO2005009606A2 (en) High aspect ratio chemical microreactor
KR100585374B1 (ko) 마이크로채널 반응기의 제조 방법과 마이크로채널 반응기
JP2021512472A (ja) 燃料電池、単セル及びセルスタック構造体
JP5207440B2 (ja) 燃料電池
US8152872B2 (en) Modular reformer with enhanced heat recuperation
JP2003262489A (ja) プレート式熱交換器
JP2002008683A (ja) 固体電解質型燃料電池
KR100589727B1 (ko) 일체형 마이크로채널 수소 발생기의 구조
WO2022191807A1 (en) Fuel cell having intermediate reservoirs, multi-point feed, and secondary liquid discharge passages
JP4887285B2 (ja) 平面図形利用率を最大限にする燃料電池反応物流れ区域
KR100646375B1 (ko) 3차원 미세채널을 이용한 미세채널 반응기

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20041104

PA0201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20060213

Patent event code: PE09021S01D

PG1501 Laying open of application
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20060523

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20060524

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20060525

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20090508

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20100506

Start annual number: 5

End annual number: 5

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20110404

Start annual number: 6

End annual number: 6

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20120504

Start annual number: 7

End annual number: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130524

Year of fee payment: 8

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20130524

Start annual number: 8

End annual number: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140618

Year of fee payment: 9

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20140618

Start annual number: 9

End annual number: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150521

Year of fee payment: 10

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20150521

Start annual number: 10

End annual number: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160513

Year of fee payment: 11

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20160513

Start annual number: 11

End annual number: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170308

Year of fee payment: 12

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20170308

Start annual number: 12

End annual number: 12

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20190304