KR101528334B1

KR101528334B1 - 마이크로 채널 반응기 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101528334B1
Application number: KR1020130066388A
Authority: KR
Inventors: 김상훈; 변지영; 남석우; 김도형
Original assignee: 한국과학기술연구원
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2013-06-11
Publication date: 2015-06-12
Anticipated expiration: 2033-06-11
Also published as: KR20140144448A

Abstract

본 발명은 마이크로 채널 반응기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로 채널 반응기는, 표면에 요철구조를 가지는 금속 구조체 및 상기 금속 구조체 상에 형성된 다공성 담체층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 마이크로 채널 반응기를 700℃ 이상의 고온에서 장시간 운전하더라도 촉매 등의 박리가 일어나지 않고, 또한 촉매의 활성이 그대로 유지될 수 있으며, 적은 양의 촉매를 사용하더라도, 대량의 촉매를 사용하는 pack-bed 형 반응기와 비교하여 동등한 정도의 성능을 발휘할 수 있다.

Description

마이크로 채널 반응기 및 그 제조방법{a micro channel reactor and a fabricating method thereof}

본 발명은 마이크로 채널 반응기 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 700℃ 이상의 고온에서 장시간 사용 가능한 마이크로 채널 반응기 및 그 제조방법에 관한 것이다.

기존의 불균일 촉매와 관련된 화학반응(공정촉매, 환경촉매, 수소제조와 관련된 촉매 등)에서는 세라믹(코디어라이트, 모노리스)으로 이루어진 촉매지지체를 사용하고 있다. 이러한 촉매 지지체의 단점은 낮은 열전도도, 높은 열용량에 기인하여 열충격에 노출되거나 발열반응에서 집중된 촉매에 의해 hot spot이 발생하는 경우 부분적으로 파괴되어 장시간 동안 사용하지 못하는 단점을 지니고 있다. 이뿐만 아니라 낮은 열전도도에 의한 초기 반응속도가 느려 응답속도에 제약을 받고 있다.

상기한 산업현장에서 사용되는 기존의 세라믹 지지체의 문제를 해결하기 위해 열 전달이 우수한 금속 혹은 금속 구조체에 고비표면적의 세라믹 담체를 코팅하여 사용하려는 노력이 시도되고 있다. 일반적으로 금속구조체의 형태는 세라믹과 유사하게 모노리스, 폼, 망 등을 포괄적으로 포함한다. 하지만, 금속 표면에 세라믹 담체를 입히게 될 경우 열에 노출되면 열팽창계수 차이에 의하여 응력이 계면에 집중되어 세라믹 담체가 박리가 되는 문제를 지니고 있다. 이러한 금속 표면에 코팅된 세라믹 담체의 열충격 안정성 및 접착력 향상을 위해 다양한 방법들이 시도되었다.

대한민국 공개특허 KR 10-0499348에서 금속 표면과 세라믹 담체 간의 접착력 향상을 위해 금속 구조체 표면에 다공성 금속-금속산화물 층상 입자층을 전기영동증착(EPD)으로 피복한 후 활성 촉매성분을 부착하는 방법을, KR 10-0807730에서는 원자기상증착법(ALD) 또는 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 기질-촉매 간의 계면에 촉매와 동일한 물질 또는 촉매와 동일한 표면특성을 지닌 물질을 접착층으로 코팅하여 촉매-기질 간의 접착력을 증대시켰다고 명시하고 있다. 또한, KR 10-0835046 와 KR 10-0670954에서는 금속 유기화학 증착법(MOCVD)을 이용하여 산화된 FeCr 합금 펠트 상에 계면층(알루미나, 알루미나+실리카, 티타니아)을 피복하여 계면 접합강도를 향상시켰다고 명시하였다.

하지만, 이러한 중간층을 형성하기 위한 방법이 다소 복잡하기 때문에 상기에 언급한 기술들은 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 중간층의 상세한 조절이 힘들어 촉매 층을 균일하게 코팅하거나 두께를 조절하는 데에는 한계가 있다.

KR 10-0696622 특허에 경우 기존 촉매의 코팅 기술들은 선택적으로 원하는 부분까지의 균일 코팅의 어려움을 지적하고 있으며, 이를 위해 흐름 코팅법(flow coating method)을 사용하고 있지만, 기존의 방법에서 크게 벗어나지 않아 여전히 균일하게 코팅하는 것에 문제를 갖고 있다.

상기에 언급한 것 이외에도 고비표면적의 세라믹 담체에 촉매 활성 물질을 균일하게 분산시킴으로써 장시간 동안 고효율로 동작할 수 있는 마이크로 채널 반응기가 요구된다.

본 발명은 상기 문제점을 개선하고 마이크로 채널 반응기의 요구특성을 충족시키기 위해, 금속분말이 균일하게 코팅되어 표면 요철 구조를 갖는 금속 구조체에 워시코팅법으로 세라믹 담체를 균일하게 코팅한 후 함침법으로 촉매 물질을 담지하여 촉매 지지체를 제조하고, 이를 마이크로 채널 반응기에 조립하여 700℃ 이상에서 장시간 촉매 반응의 높은 활성을 유지할 수 있는 마이크로 채널 반응기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면은 표면에 요철구조를 가지는 금속 구조체 및 금속 구조체 상에 형성된 다공성 담체층을 가지는 촉매 지지체를 포함하는 마이크로 채널 반응기일 수 있다.

금속 구조체는 금속폼, 금속판, 금속막대, 금속파이프, 금속봉 또는 금속실린더를 포함할 수 있다.

요철 구조는 금속입자가 코팅되어 소결된 것으로, 금속입자의 입도는 0.5~100㎛ 이고, 요철 구조의 두께는 1~300㎛ 일 수 있다.

다공성 담체층은 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 타이타니아(TiO₂), 지올라이트, 세리아(Ce₂O₃), 마그네시아, 바나데이트(V₂O₅), 산화코발트(CoO, CoO₂, Co₂O₃, Co₃O₄), 산화철(FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄), 산화텅스텐(WO₃), 산화몰리브데늄(MoO₃), 산화안티몬(SbO₂) 및 희토류산화물(Sc, Y, La계 원소 산화물)로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

다공성 담체층에는 촉매 입자가 담지될 수 있으며, 촉매 입자는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리 및 아연으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 금속분말을 이용하여 금속 구조체 표면에 요철 구조를 형성하는 단계, 요철 구조가 형성된 금속 구조체 표면에 다공성 담체층을 형성하는 단계, 및 다공성 담체층에 촉매를 담지하는 단계를 포함하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법일 수 있다.

요철 구조는 스프레이(Spray)코팅, 용사(Thermal spray)코팅, 압연(Rolling) 코팅, 또는 열확산 코팅에 의하여 형성될 수 있다.

열확산 코팅시 금속분말에 활성제를 첨가할 수 있다.

다공성 담체층은 워시 코팅 또는 닥터블레이드 방법을 이용하여 형성할 수 있다.

촉매 입자는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리 및 아연으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.

다공성 담체층을 형성한 후, 상기 다공성 담체층에 균열을 형성할 수 있으며, 균열은 상기 다공성 담체층을 형성한 후 150℃ 내지 900℃에서 열처리하여 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 마이크로 채널 반응기는 700℃ 이상의 고온에서 장시간 운전하더라도 촉매 등의 박리가 일어나지 않고, 또한 촉매의 활성이 그대로 유지될 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 마이크로 채널 반응기는 적은 양의 촉매를 사용하더라도, 대량의 촉매를 사용하는 pack-bed 형 반응기와 비교하여 동등한 정도의 성능을 발휘할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 알루미나 분말이 워시 코트된 금속 판재의 광학현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 메탄의 전환율을 나타내는 그래프이다(상부: 실시예, 하부: 비교예).

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 설명한다. 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

본 측면은 촉매 지지체에 있어서, 금속 구조체의 표면에 요철 구조를 형성함으로써 금속 구조체와 그 위에 코팅되는 세라믹 담체층 간의 계면의 안정성을 증가시킴으로써, 700℃ 이상에서 장시간 사용하는 동안 촉매 반응 중에 열팽창계수 차이에 의해 금속 구조체와 세라믹 담체층 간의 계면에서 세라믹 담체층이 분리되는 것을 막아 촉매 활성 저하를 방지하는 것을 특징으로 한다.

금속 구조체는 촉매 반응시 발생하는 열을 외부로 신속하게 전달할 수 있는 열전도도가 높은 금속이면 특별한 제한은 없다. 금속 구조체로 사용되는 금속은 Al 합금, Cu 합금, Mg 합금, Ni 합금, Ti 합금, Zr 합금, 탄소강/저합금강/고합금강(ferritic), austenitic 고합금강 또는 이들의 조합이 사용 가능하며, 그 형태에 있어서는 폼, 판, 막대, 파이프, 봉, 실린더 등 제약 없이 사용 가능하다.

본 발명에서는 금속 구조체 표면에 요철 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다. 이러한 금속 구조체 표면에서의 요철 구조는 물리적 또는 화학적 처리, 예를 들면 에칭 등으로 형성될 수 있다. 바람직하게는 금속 구조체 표면에 금속입자를 코팅하여 형성할 수도 있다.

금속 구조체 표면에 요철구조를 형성시키기 위해 코팅되는 금속입자로는 입도 0.5㎛~100㎛ 범위의 것이 바람직하다. 금속입자의 크기를 상기 범위보다 작은 사이즈로 하면, 코팅하였을 때 요철 구조가 형성되기보다 금속입자로 이루어진 치밀한 코팅막이 형성되기 쉽고, 반면 상기 범위보다 큰 사이즈의 금속입자는 지지체 표면에 대한 부착력이 떨어지고, 요철 구조에 의한 비표면적 향상 효과가 나타나지 않을 수 있다.

금속입자를 금속 구조체 표면에 코팅시키는 방법으로는 금속 구조체 표면에 금속입자를 뿌리고 불활성 기체 또는 환원분위기에서 소결하거나(스프레이(Spray) 코팅), 금속 구조체 표면에 금속입자의 슬러리를 코팅한 후 소결하여 접합시키거나(슬러리 코팅), 금속 구조체 표면에 고온 또는 상온에서 금속입자를 용사하여 접합시키거나(용사(Thermal spray) 코팅), 금속 구조체 표면에 금속입자를 뿌리고 압연 후 소결하여 접착시키거나(압연(Rolling) 코팅), 또는 금속분말에 금속 구조체를 매립한 후 가열하여 금속분말이 금속 구조체에 확산하도록 하는 방법(열확산(Thermal diffusion) 코팅)을 사용할 수 있다.

금속입자의 코팅 과정에서 이루어지는 소결은 금속 구조체와 코팅된 금속입자 사이의 확산에 의해 금속입자가 금속 구조체 상에 접합되도록 하는 것이다. 이때 소결 온도 및 시간은 금속 구조체로 사용하는 금속의 종류에 따라 다르게 조절한다. 예를 들어, ferritic 고합금강을 사용하는 경우에는 1000℃ 에서 3시간 정도 소결하여 1층 이상의 금속입자층이 이루어져 요철구조가 형성된다. 또한 융점이 낮은 Al 합금이나 Mg 합금을 금속 구조체로 사용하는 때에는 금속입자를 코팅한 후의 열처리 온도를 200~600℃ 범위로 제어하고, Cu 합금과 같이 융점이 1,000℃ 근방인 합금에서는 열처리온도가 300~800℃ 범위로 하고, Ni 합금이나 Fe 합금에서는 600~1200℃ 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한 열처리온도가 증가하면 열처리 시간은 감소하고, 온도가 감소하면 그 시간은 증가하나, 통상 0.5 시간 이상으로 하고 24 시간은 초과하지 않는 것이 바람직하다. 열처리 시간이 너무 짧으면 충분한 접합이 일어나지 않아 금속입자가 금속구조체에서 쉽게 박리되는 현상이 생기고, 너무 길면 접합이 완벽히 되기는 하나 금속입자간 합체화가 일어나 요철의 선명성이 저하하는 등의 금속입자 및 금속구조체에 변형이 일어날 염려가 있다. 또한 시간의 증대로 불필요한 에너지를 사용하게 되어 경제성을 악화시키는 요인이 되기도 한다.

요철 구조(금속입자층)의 두께는 통상 수~수백 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 1~300 ㎛ 일 수 있다. 두께가 300㎛ 보다 두꺼우면 요철 구조(금속입자층)을 형성하는데 금속입자가 많이 소요되고, 그 후 형성되는 다공성 담체층의 코팅 양이 불필요하게 증가할 수 있다. 5㎛ 보다 얇으면 담체층을 물리적으로 붙잡는 힘이 감소하여 금속 구조체와의 결합력이 저하될 수 있다.

요철구조를 포함하는 금속 구조체에 상기 기재된 세라믹 물질을 코팅하여 다공성 담체층을 형성할 수 있으며, 구체적으로는 상기 기재된 세라믹 물질을 포함하는 슬러리로 워시코팅 하거나, 또는 금속 판재의 경우 균일한 코팅층을 얻기 위해 닥터블레이드 코팅법을 사용할 수 있다.

다공성 담체층을 형성한 후에는 금속 구조체 표면과 다공성 담체층 사이 계면에서의 접착력을 높이기 위해 150℃ 내지 900℃에서 열처리할 수 있다. 이 과정에서 다공성 담체층에 함유된 수분 등의 성분이 제거되면서 다공성 담체층에 균열이 형성될 수 있다. 다공성 담체층에 형성된 균열에는 추후 촉매 입자가 침투하여 보다 안정적으로 촉매 입자를 담지할 수 있다. 또한 이 과정에서 다공성 담체층이 부분적으로 소결되면서 금속 구조체 표면에 접착될 수 있다.

촉매 성분이 용해된 용액에 다공성 담체층을 포함하는 금속 구조체를 담가 그 용액이 다공질 구조 속으로 침투해 들어가도록 하거나, 촉매 성분이 분산된 슬러리 상에 다공성 담체를 담그어 촉매 입자가 다공질 구조 속으로 들어가도록 하는 방법을 사용할 수 있다.

또는 다공성 담체층을 이루는 세라믹 물질에 촉매 활성 성분을 균일하게 분포시켜 촉매 활성 성분을 미리 포함하도록 한 다음, 이를 요철 구조를 포함하는 금속 구조체 표면에 코팅하는 방법을 사용할 수도 있다.

상기 어느 경우이든 표면에 요철 구조를 포함하는 금속 구조체에 형성된 다공성 담체층 및 촉매 성분은 열, 화학적, 물리적 진동 등 마이크로 채널 반응기가 사용되는 각종 환경에 노출되었을 때 계면 접착력이 우수하므로, 담체층을 이루는 세라믹 물질 또는 촉매 성분이 금속 구조체 표면으로부터 탈리됨으로써 발생될 수 있는 촉매 성능 저하를 방지할 수 있다.

열확산 코팅시 금속분말에 활성제를 첨가할 수 있다. 열확산 코팅시 활성제를 첨가하는 것은 금속분말의 확산을 촉진시키기 위한 것이다. 활성제는 금속 분말에 따라 적합한 활성제를 첨가할 수 있다. 구체적으로 금속분말로 알루미늄 분말을 사용하는 경우에는 할라이드계 활성제를 사용할 수 있다.

본 발명의 일 측면에서 설명한 제조방법 중 본 측면의 내용과 중복되는 사항은 앞에서 설명한 바와 동일하다.

본 발명에 따른 마이크로 채널 반응기는 표면에 요철구조를 가지는 금속 구조체 및 상기 금속 구조체 상에 형성된 다공성 담체층을 포함하는 촉매 지지체를 포함하기 때문에, 700℃ 이상의 고온에서 장시간 운전하더라도 촉매 등의 박리가 일어나지 않고, 또한 촉매의 활성이 그대로 유지될 수 있다. 또한, 적은 양의 촉매를 사용하더라도, 대량의 촉매를 사용하는 pack-bed 형 반응기와 비교하여 동등한 정도의 성능을 발휘할 수 있다.

이하에서는 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

< 실시예 >

촉매 지지체 제조

금속 판재에 균일한 표면 요철 구조를 제조하기 위해 다음과 같이 실시하였다. 스테인레스 스틸(STS430) 판재와 균일하게 잘 혼합된 혼합분말(FeAl + 1wt% NH₄Cl)을 준비하였다. 준비된 혼합분말을 도가니 속에 채우고 그 속에 상기 금속 판재를 묻어놓은 상태에서 900℃에서 1시간 동안 열처리를 실시하였다. 열확산을 이용하여 표면에 비교적 균일하게 요철구조를 갖는 판재를 제조하였다.

금속 판재 위에 다공성 세라믹 담체를 코팅하기 위해 비교적 표면적이 높은 감마형 산화알루미늄(γ-Al₂O₃)분말(AEROXIDE®AluC)을 증류수와 함께 마멸분쇄기(Attrition mill)로 분쇄 혼합하였다. 증류수와 산화알루미늄 분말의 혼합 농도는 40중량%로 하였다. 균일한 분산을 위해 질산(HNO₃)으로 pH를 4로 맞추었고, 90분간 분쇄 혼합 하였다. 상기에서 형성된 알루미나 슬러리를 금속판재 위에 떨어뜨리고 닥터블레이드를 사용하여 균일하게 판재 위에 코팅을 하였다. 산화알루미늄이 표면에 형성된 금속 판재를 120℃에서 1시간 동안 건조한 후 750℃에서 2시간 동안 소성하였다. 도 1에 이와 같이 제조된 알루미나 분말이 워시 코트된 금속 판재의 광학현미경 사진을 나타내었다.

메탄의 CO ₂ 개질 성능 평가

메탄의 CO₂ 개질반응을 위해 Ni의 전구체로 Ni(NO₃)₂·6H₂O가 사용되었다. 5wt% Ni을 함침법으로 γ-Al₂O₃에 주입하였다. Ni 전구체를 γ-Al₂O₃ 담체가 갖는 함수량에 해당하는 물에 용해시켰다. 고르게 잘 분산된 용액을 γ-Al₂O₃/FeAl/STS430 위에 떨어뜨려 닥터블레이드를 사용하여 캐스팅한 후 24시간 동안 상온에서 건조를 실시하였다. 이후에 수분과 염화물을 제거하기 위해 120℃에서 1시간 동안의 건조와 850℃에서 3시간 동안 하소를 실시하였다.

상기에서 제조한 촉매를 마이크로 채널 반응기에 조립하여 메탄의 CO₂ 개질로 평가하였다. 고온 반응에서 가스가 새는 것을 방지하기 위해 측면에 레이저 용접을 실시하였다. 조립된 마이크로 채널 반응기는 평행한 형태의 전기로에 장착되었으며, 반응기로부터 나오는 가스를 가스크로마토그래피를 사용하여 분석하였다. 메탄의 CO₂ 개질을 통하여 메탄의 전환율을 관찰한 결과를 도 2에 나타내었다.

비교를 위해 pack-bed형 촉매도 함께 비교하여 나타내었다. 촉매활성에서 pack-bed형 반응기가 높게 나오는 이유는 사용된 Ni 촉매의 양의 차이 때문이다. 실제, 마이크로 채널 반응기에서 사용한 Ni촉매는 약 5mg 인데 반해, pack-bed 반응에서 사용된 Ni 촉매의 양은 94mg 으로 약 19 배 가량 차이가 난다. 이는 금속판재 위에 코팅된 γ-Al₂O₃ 담체의 양이 pack-bed형 촉매에서 사용된 것보다 더 적다. 동일한 효율을 위해서는 촉매양이 더 필요하겠지만, 마이크로 채널 반응기에서는 더 적은 양으로도 반응효율을 충분히 낼 수 있으리라 여겨진다. 또한 120시간의 장시간 평가에서 반응효율이 떨어지지 않음을 확인할 수 있었다.

본 발명에서 사용한 용어는 특정한 실시예를 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 한정하고자 하는 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하지 않는 한, 복수의 의미를 포함한다고 보아야 할 것이다. “포함하다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재한다는 것을 의미하는 것이지, 이를 배제하기 위한 것이 아니다. 본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

Claims

스테인레스 스틸 구조체;
상기 구조체 표면에 형성된 알루미나이드 요철구조; 및
상기 구조체 및 요철구조 상에 형성된 다공성 담체층;을 가지는 700℃ 이상에서 촉매 반응을 유지할 수 있는 촉매 지지체를 포함하는 마이크로 채널 반응기.
제1항에 있어서,
상기 스테인레스 스틸 구조체는 스테인레스 스틸폼, 스테인레스 스틸판, 스테인레스 스틸 막대, 스테인레스 스틸 파이프, 스테인레스 스틸봉 또는 스테인레스 스틸 실린더를 포함하는 마이크로 채널 반응기.
제1항에 있어서,
상기 요철 구조는 FeAl 입자가 상기 스테인레스 스틸 구조체 상에 코팅되어 소결된 것으로, 상기 FeAl 입자의 입도는 0.5~100㎛ 이고, 상기 요철 구조의 두께는 1~300㎛ 인 마이크로 채널 반응기.
제1항에 있어서,
상기 다공성 담체층은 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 타이타니아(TiO₂), 지올라이트, 세리아(Ce₂O₃), 마그네시아, 바나데이트(V₂O₅), CoO, CoO₂, Co₂O₃및 Co₃O₄에서 선택되는 산화코발트, FeO, Fe₂O₃및 Fe₃O₄에서 선택되는 산화철, 산화텅스텐(WO₃), 산화몰리브데늄(MoO₃), 산화안티몬(SbO₂) 및 희토류산화물로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 마이크로 채널 반응기.
제1항에 있어서,
상기 다공성 담체층에는 촉매 입자가 담지된 마이크로 채널 반응기.
제5항에 있어서,
상기 촉매 입자는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리 및 아연으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 마이크로 채널 반응기.
스테인레스 스틸 구조체에 FeAl 분말 및 할라이드 물질을 혼합한 혼합물을 접촉시키는 단계;
상기 혼합물이 접촉된 구조체를 150 내지 900℃ 에서 열처리 하여 상기 구조체 표면에 알루미나이드 요철 구조를 형성하는 단계; 및
상기 다공성 담체층에 촉매 입자를 담지하는 단계를 포함하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 스테인레스 스틸 구조체는 스테인레스 스틸폼, 스테인레스 스틸판, 스테인레스 스틸 막대, 스테인레스 스틸 파이프, 스테인레스 스틸봉 또는 스테인레스 스틸 실린더를 포함하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 다공성 담체층은 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 타이타니아(TiO₂), 지올라이트, 세리아(Ce₂O₃), 마그네시아, 바나데이트(V₂O₅), CoO, CoO₂, Co₂O₃및 Co₃O₄에서 선택되는 산화코발트, FeO, Fe₂O₃및 Fe₃O₄에서 선택되는 산화철, 산화텅스텐(WO₃), 산화몰리브데늄(MoO₃), 산화안티몬(SbO₂) 및 희토류산화물로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 요철 구조는 열확산 코팅에 의하여 형성되는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 할라이드 물질은 NH₄Cl인 것을 특징으로 하는 마이크로 채널 반응기의제조방법.
제7항에 있어서,
상기 다공성 담체층은 워시 코팅 또는 닥터블레이드 방법을 이용하여 형성하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 촉매 입자는 백금, 팔라듐, 로듐, 이리듐, 루테늄, 텅스텐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 구리 및 아연으로 이루어진 그룹에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제7항에 있어서,
상기 다공성 담체층을 형성한 후, 상기 다공성 담체층에 균열을 형성하는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.
제14항에 있어서,
상기 균열은 상기 다공성 담체층을 형성한 후 150℃ 내지 900℃ 에서 열처리하여 형성되는 마이크로 채널 반응기의 제조방법.