发明名称 化学反应装置及电源系统
摘要 一种具有流通反应用流体之流路,将流路内加热以遂行化学反应之化学反应装置,其中加热装置至少具备藉燃烧用流体之燃烧触媒层依燃反应而实行加热之装置,可令使用化学反应装置之装置简单化及小型化,再者,藉着并用以薄膜加热器之加热装置,可令加热所需之电力消耗低减。同时,可作精密之温度控制,而进行效率良好之化学反应。又者,将此种化学反应装置应用于使用燃料改质型之燃料电池的电源系统时,除可使该电源系统小型化外,亦可提高发电效率。
申请公布号 TW592830 申请公布日期 2004.06.21
申请号 TW092106862 申请日期 2003.03.27
申请人 尾计算机股份有限公司 发明人 河村义裕;小椋直嗣;五十岚哲
分类号 B01J8/00 主分类号 B01J8/00
代理机构 代理人 何金涂 台北市大安区敦化南路二段七十七号八楼;何秋远 台北市大安区敦化南路二段七十七号八楼
主权项 1.一种化学反应装置,其至少具备有以下构成:反应流路,形成于第1基板上,用以供给流体物质;及加热装置,其具有相对于该反应流路而形成,至少一部分在该反应流路内露出、设于第2基板上之薄膜加热器,且含有供给装置,藉该薄膜加热器将所定之热量供给于该反应流路。2.如申请专利范围第1项之化学反应装置,其中该第1基板系以矽基板所形成。3.如申请专利范围第1项之化学反应装置,其中该反应流路内之至少一部分设有反应触媒层。4.如申请专利范围第1项之化学反应装置,其中该反应流路系在该第1基板之一面侧具有沟开口端,并形成为沟状;该薄膜加热器系形成于该第2基板之一面侧;而该第1基板之一面侧与该第2基板之一面侧系对向接合。5.如申请专利范围第1项之化学反应装置,其中该加热装置又含有供给装置,具备燃烧用流路,系对应于该反应流路而设于一第三基板上,至少一部分设有燃烧触媒层,供给于该燃烧用流路之燃烧用流体,藉该燃烧触媒层而作燃烧反应,可将所定之热量供给于该反应流路。6.一种化学反应装置,其至少具备以下之构成:形成在第1基板上,供给流体物质之反应流路;及加热装置,其含有:燃烧用流路,系对应于该反应流路而形成于第2基板上,且至少一部分设有燃烧触媒层;供给装置,该燃烧用流路内所供给之燃烧用流体,藉该燃烧触媒层而遂行燃烧反应,可用以将所定之热量供给于该反应流路。7.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中至少该第1基板及该第2基板系以矽基板形成。8.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中具有覆盖该复数基板之最外面的至少一部分之散热防止膜。9.如申请专利范围第8项之化学反应装置,其中该散热防止膜系由以下任何一种所形成:Au(金)、Al(铝)、Ag(银)等任一种所形成之金属膜;SnO2.InO3.ZnO等任一种所形成之金属氧化物膜。10.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中该化学反应装置尚具有包覆该等复数基板最外面全体之箱体,在该箱体与该等复数基板最外面之间,至少一部分系形成空间。11.如申请专利范围第10项之化学反应装置,其中该空间内系形成大抵为真空状态,或形成封入有热传导率为低于该箱体构成材质之气体的状态。12.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中供给该燃烧用流路之该燃烧用流体,至少含有氧。13.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中在该反应流路内系被供给第1流体,而供给该燃烧用流路之该燃烧用流体,系由该第1流体及含有氧之第2流体所构成。14.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中第1流体系供给于该反应流路内,而供给于该燃烧用流路内之该燃烧用流体,系由含氧之第2流体,及自该第1流路流出,由流体中将氢分离除去后之第3流体所构成。15.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中具备有:在对应于该反应流路之一端部与另一端部位置上所设之流入口及流出口;在对应于该燃烧用流路之一端部与另一端部位置上所设之流入口及流出口;设于该反应流路之另一端部与该反应流路之流出口之间,用以将氢气选择透过之分离膜;及于该反应流路之另一端部与该燃烧用流路之一端部之间,设于该第1基板上之连通孔,第1流体系供给该反应流路之流入口,含氧之第2流体系供给该燃烧用流路之流入口,而由该反应流路之另一端部流出,自流体中将氢分离除去之第3流体,则系供给该连通孔。16.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中具备有:设于对应该反应流路之一端部之位置上的流入口;设于对应该燃烧用流路之一端部及另端部之位置上的流入口及流出口;及于该反应流路之另一端部与该燃烧用流路之一端之间,设在该第1基板上之连通孔,第1流体系供给于该反应流路之流入口,自该反应流路之另端部流出之流体,供给该连通孔,而含氧之第2流体,则供给于该燃烧用流路之流入口。17.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中具备有:设于对应该反应流路之一端部与另一端部之位置上的流入口与流出口;设于对应该燃烧用流路之另一端之位置上的流出口;设于该反应流路之另一端部及该反应流路之流出口之间,可将氢选择透过之分离膜;及于该反应流路之另一端部及该燃烧用流路之一端部之间,设于该第1基板之连通孔,第1流体系供给于该反应流路之流入口,自该反应流路之另一端部流出之流体将氢分离除去之第3流体,系经该连通孔供给于该燃烧用流路之一端部。18.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中供给该反应流路之流体系藉该加热装置在该反应流路内加热,将该第1流体在该反应流路内蒸发。19.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中该反应流路内之至少一部分设有反应触媒层。20.如申请专利范围第19项之化学反应装置,其中该反应触媒为改质触媒,供给该反应流路之流体,系藉该加热装置对该反应流路内加热,于该反应流路内将该流体改质,而精制为氢。21.如申请专利范围第20项之化学反应装置,其中该流体为甲醇水溶液。22.如申请专利范围第19项之化学反应装置,其中该反应触媒为选择氧化触媒,供给该反应流路之流体,系藉该加热装置对该反应流路内之加热,将该流体中之一氧化碳于该反应流路内变换为二氧化碳及氢。23.如申请专利范围第22项之化学反应装置,其中该流体为氢与一氧化碳之混合气体。24.如申请专利范围第6项之化学反应装置,其中该加热装置尚具有:对应于该反应流路、形成于第3基板上之薄膜加热器,及藉该薄膜加热器将所定之热量供给于该反应流路之装置。25.如申请专利范围第24项之化学反应装置,其中具有一第4基板,系覆盖于形成第3基板上之该薄膜加热器并接合于设于该薄膜加热器之面上。26.如申请专利范围第25项之化学反应装置,其中该第4基板在和该薄膜加热器之对向面上设有凹部。27.如申请专利范围第26项之化学反应装置,其中该凹部内系大抵成真空状态或形成封入热传导率低于该第4基板之气体的状态之任一状态。28.一种电源系统,其具备有:化学反应装置,其具有加热装置,该加热装置系具有至少形成在第1基板上,用以供给流体之反应流路,及相对于该反应流路而形成,在该反应流路内至少有一部分露出,设于第2基板之薄膜加热器,藉该薄膜加热器将所定之热量供给于该反应流路;燃料电池,系将氢与氧作反应而遂行发电;及精制装置,该化学反应装置系至少在该反应流路内之至少一部分设以改质触媒层,发电用燃料系供给该反应流路,以该加热装置对反应流路加热,将该发电用燃料在该流路内予以改质而精制氢。29.如申请专利范围第28项之电源系统,其中在该化学反应装置中,至少该第1基板以矽基板形成。30.如申请专利范围第28项之电源系统,其中在该化学反应中,在该反应流路内之至少一部分设有反应触媒层。31.如申请专利范围第28项之电源系统,其中在该化学反应装置中,该反应流路,于该第1基板之一面侧具有沟开口端,形成为沟状,该薄膜加热器形成于该第2基板之一面侧,该第1基板之一面侧与该第2基板之一面侧系相对而相接合。32.如申请专利范围第28项之电源系统,其中在该化学反应装置,该加热装置尚含有供给装置,具有燃烧用流路,其系在第3基板上,以对应于该反应流路形成在至少一部分上设以燃烧触媒层,供给于该燃烧用流路之燃烧用流体,藉该燃烧触媒层而作之燃烧反应,将所定之热量供给该反应流路。33.一种电源系统,系具备有:化学反应装置,其具有加热装置,该加热装置含有供给装置,系具有至少形成在第1基板上,用以供给流体物质之反应流路,在第2基板上设有对应于该反应流路,至少一部分设有燃烧触媒层之燃烧用流路,供给于燃料用流路之燃料用流体,藉该燃烧触媒层而作之燃烧反应,将所定之热量供给该反应流路;燃料电池,系使氢及氧反应而遂行发电;及精制装置,该化学反应装置至少可在该反应流路之至少一部分设以改质触媒层,发电用燃料系供给于该反应流路,以该加热装置对该反应流路加热,将该发电用燃料在该流路内加以改质,以精制氢。34.如申请专利范围第33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,至少该第1基板以矽基板形成。35.如申请专利范围第33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,该复数基板之最外面至少有一部分系覆盖以散热防止膜。36.如申请专利范围第35项之电源系统,其中该散热防止膜系由以下任何之一所形成:由Au(金)、Al(铝)、Ag(银)任一种所形成之金属膜;SnO2.InO3.ZnO等任一种所形成之金属氧化物膜。37.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置尚具有包覆该复数基板最外面全体之箱体,该箱体与该复数基板的最外面间,至少一部分形成空间。38.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该空间内系作成以下任何一种状态;大抵真空状态;封入热传导率为低于该箱体构成材质之气体的状态。39.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该发电用燃料系为甲醇水溶液。40.如申请专利范围第33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,该第1基板系由一片基板所形成。41.如申请专利范围第33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,该第1基板至少由二片基板所形成。42.如申请专利范围第33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,供给该燃烧用流路之该燃烧用流体,至少含有氧。43.如申请专利范围第33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,供给该燃烧用流路之该燃烧用流体,系含该发电用燃料及氧之第2流体。44.如申请专利范围33项之电源系统,其中在该化学反应装置中,供给该燃烧用流路之燃烧用流体,系含氧之第2流体,及由该反应流路流出之流体将氢予以分离除去之第3流体所形成。45.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置具有流入口与流出口,系设于对应该反应流路之一端部与另一端部之位置上;另外之流入口与流出口,系分别设于对应该燃烧用流路之一端部与另一端部之位置上;分离膜,系设在该反应流路之另一端部及该反应流路流出口之间,用以选择透过氢;及连通孔,系设在位于该反应流路另一端部及该燃烧用流路一端部间之该第1基板上,该发电用燃料系供给该反应流路之流入口,含氧之第2流体系供给该燃烧用流路之流入口,而自该反应流路另一端部流出之流体将氢去除后之第3流体,则系供给该连通孔。46.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置具有流入口,系设于对应该反应流路之一端部之位置上;另外之流入口与流出口,系分别设于对应该燃烧用流路之一端部与另一端部之位置上;及连通孔,系设于位在该反应流路另一端部及该燃烧用流路一端部间之第1基板上,该发电用燃料系供给该反应流路之流入口,自该反应流路他端部流出之流体系供给该连通孔,而含氧之第2流体则系供给该燃烧用流路之流入口。47.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置具有:设于对应该反应流路一端部与另一端部位置上之流入口与流出口;设于对应该燃烧流路另一端部位置上之流出口;设于该反应流路之另一端部与该反应流路流出口间,用以选择透过氧之分离膜;及设于位在该反应流路另一端部与该燃烧用流路一端部间之第1基板上的连通孔,该发电用燃料系供给于该反应流路之流入口,经由该连通孔、自该反应流路之另一端部所流出之流体予以分离除去氢后之第3流体,系供给于该燃烧用流路之一端部。48.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置尚具有蒸发装置,以该加热装置对该反应流路内加热时,可将该发电用燃料在该反应流路内加以蒸发。49.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置尚具有变换装置,其系在该反应流路内设以选择氧化触媒,氢与一氧化碳之混合气体系供给于该反应流路,以该加热装置对该反应流路内加热,则可将该混合气体中之一氧化碳于该反应流路中变换为二氧化碳及氢。50.如申请专利范围第33项之电源系统,其中该化学反应装置中之加热装置尚具有对应该反应流路,而于第3基板上形成以薄膜加热器,且含有藉该薄膜加热器可将所定之热量供给该反应流路之供给装置。51.如申请专利范围第50项之电源系统,其中该化学反应装置覆盖形成在该第3基板上之该薄膜加热器,且具有接合于设有该薄膜加热器之面上的第4基板。52.如申请专利范围第51项之电源系统,其中该第4基板在该薄膜加热器之对向面具有凹部。53.如申请专利范围第52项之电源系统,其中该凹部内系作成以下任何一种之状态:真空状态;封入以热传导率低于该第1基板之气体状态。图式简单说明:第1图为本发明化学反应装置第1实施例透过平面图。第2图为本发明化学反应装置第1实施例剖面图。第3图为本发明化学反应装置第2实施例透过平面图。第4图为本发明化学反应装置第2实施例剖面图。第5图为本发明化学反应装置第2实施例中,流路之其他构成例透过平面图。第6图为本发明化学反应装置第2实施例之变形剖面图。第7图为本发明化学反应装置实施例剖面面图。第8图为本发明化学反应装置第3实施例剖面图。第9图为本发明化学反应装置第4实施例剖面图。第10图为本发明化学反应装置第5实施例剖面图。第11图为本发明化学反应装置第6实施例剖面图。第12图为本发明化学反应装置第7实施例剖面图。第13图为本发明化学反应装置第8实施例剖面图。第14图为本发明化学反应装置第9实施例透过平面图。第15图为本发明化学反应装置第10实施例剖面图。第16图为本发明化学反应装置第11实施例剖面图。第17图为本发明化学反应装置第12实施例剖面图。第18图为本发明化学反应装置第13实施例剖面图。第19图为本发明化学反应装置第14实施例剖面图。第20图为本发明化学反应装置第15实施例剖面图。第21图为本发明化学反应装置第16实施例剖面图。第22图为将本发明化学反应装置应用于使用燃料电池之电源系统概略构成方块图。第23图为将本发明化学反应装置应用于固体高分子型之燃料电池概略构成图。第24图为将本发明化学反应装置应用于使用燃料电池之电源系统全体的具体构成例,绘示其主要部分之概略构成图。第25图为习用化学反应装置之一例透过平面图。第26图为习用化学反应装置之一例剖面图。
地址 日本
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