Microreactor laat gassen beheerst reageren
Een nieuw katalysator-materiaal uittesten, zonder dat ingewikkelde
koeling nodig is of explosiegevaar bestaat. Minieme hoeveelheden van
een bepaald gas produceren. Het kan in de microreactor die promovendus
Roald Tiggelaar heeft ontwikkeld aan het instituut MESA+ van de
Universiteit Twente. Uiteindelijk zal het ook mogelijk zijn
bijvoorbeeld synthesegas te maken in zo'n microreactor, of kleine
hoeveelheden waterstofgas voor miniatuur brandstofcellen.
Beheersbaarheid is het grote voordeel van de kleine afmetingen van de
reactor: gas is zeer snel op te warmen en af te koelen en alle
condities zijn goed in de hand te houden. In een gebruikelijke
chemische proefopstelling is het nodig te koelen, dat kan teveel tijd
kosten. Ook is dan niet goed zichtbaar te maken welke tussenproducten
tijdens een reactie ontstaan. Een microreactor is uiterst geschikt om
nieuwe stoffen zoals katalysatoren op een zeer gecontroleerde manier
uit te testen en de reactiekinetiek vast te stellen: met welke
tussenstappen moet je rekening houden?
Waterstof
Tiggelaar heeft zich met name gericht op de partiële oxidatie van
methaan tot het zogenaamde `synthese gas': in de chemie één van de
belangrijkste bronnen van waterstof voor verschillende reacties.
Daarbij was de belangrijkste stap, aan te tonen dat deze reactie in
een geminiaturiseerde omgeving kan plaatsvinden: gedraagt de reactor
zich ook nog goed bij hoge temperaturen?
De eigenlijke reactor is een kanaaltje dat in silicium is geëtst: een
halve millimeter diep en een halve millimeter breed. Erboven brengt
Tiggelaar een membraan aan met minuscule verwarmingselementen. Rondom
de eigenlijke reactor zijn elektrische aansluitingen aangebracht voor
de verwarmingselementen, en om verschillende metingen te kunnen doen.
Aan- en afvoer van de gassen kan eventueel ook via microkanalen.
De microreactor is vooral geschikt om nieuwe reacties te onderzoeken,
aldus Tiggelaar, tot een temperatuur van ongeveer 600 graden -boven
die waarde gaan onbedoelde effecten een rol spelen. Het zal mogelijk
zijn om meerdere reactoren te combineren, om veel verschillende tests
tegelijk te kunnen uitvoeren of om een kleine productie-eenheid te
bouwen. Het ontwerp leent zich ook voor verdergaande miniaturisering,
aldus Tiggelaar.
Noot voor de pers
Roald Tiggelaar (Groningen, 1976) studeerde Elektrotechniek aan de
Universiteit Twente. Hij heeft zijn onderzoek gedaan in de groep
Transducers Science and Technology van het MESA+ instituut voor
nanotechnologie, promotor prof.dr. Miko Elwenspoek, en promoveerde op
2 december jl.
Het proefschrift `Silicon-technology based microreactors for
high-temperature heterogeneous partial oxidation reactions' is op
aanvraag verkrijgbaar
Contactpersoon voor de pers: ir. Wiebe van der Veen, tel (053)
4894244, email w.r.vanderveen@utwente.nl
Laatst gewijzigd op 06-12-2004 © Universiteit Twente Printversie
(opent in een nieuw venster)
Universiteit Twente