独立行政机构产业技术综合研究所[会长：野间口佑]（以下简称“AIST”）
集成微系统研究中心[研究中心主任前田龙太郎]异质融合研究组研究组组长松本宗平、首席研究员井上智也等人与三菱瓦斯化学株式会社[社长酒井和夫]（以下简称“三菱瓦斯化学”）合作
微机电系统 (MEMS)使用技术创建
微反应器开发了直接过氧化氢生产工艺。
该技术是通过将产业技术研究所的MEMS技术、微反应器技术与三菱瓦斯化学的催化剂技术相结合而实现的，是在室温、10个大气压的温和条件下，通过氢与氧的直接反应，能够生成所需浓度的过氧化氢的技术。
该技术的详细内容将于9月15日至18日在山梨县甲府市举行的催化剂研讨会上公布。
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图：成功生产超过10%过氧化氢的微反应器
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过氧化氢是一种具有广泛用途的基本化学品，从日常生活中的消毒到半导体工艺中的清洁。目前，它们是在石化联合体生产的，但没有实际的制造工艺可以在现场生产所需数量和各种用途所需规格的产品。在这种现场制造方法中，从低环境负荷和低碳化的观点来看，优选使氢和氧直接反应的直接制造方法，并且期望其实现。直接生产法作为一种显着简化当前制造工艺的方法已被研究多年，但尚未投入实际应用，因为它需要避免爆炸风险，并且需要50至100个大气压的高压进行反应，难以平衡安全性和经济性。
近年来，微反应器作为确保制造过程安全性的反应器而受到关注，产业技术研究院目前已经展示了使用微反应器技术的环境负荷低的化学工艺。世界范围内都在研究将微反应器技术应用于直接生产过氧化氢，但迄今为止，生产1%或更多的过氧化氢仍被认为是困难的。这是因为需要复杂的微加工技术组合，并且尚未有效地使用适合反应的催化剂。
这次，产业技术研究院通过开发东京大学工学研究科应用化学系北森武彦教授和神奈川科学技术院优先实验室微化学研究组（课题组长：北森武彦教授，2009年3月结束）开发的微量化学芯片制造技术，开发出了产研社特有的新型玻璃微反应器。另一方面，三菱瓦斯化学正在加速双氧水业务的海外扩张，2009年在中国的新工厂开始运营，同时也致力于开发新的双氧水工艺，在催化剂技术方面具有很大潜力。通过结合这两项技术，我们开发了一种直接生产高浓度过氧化氢的新方法。
这项研究和开发得到了独立行政机构新能源和产业技术开发机构（NEDO）产业技术研究补助金项目的部分支持。
新开发的直接生产方法使用微反应器从氧气和氢气安全地生产高浓度的过氧化氢。在室温和10个大气压的温和条件下，可以生产浓度为10%的过氧化氢，同时保持基于所用氢气超过40%的高产率。在如此温和的条件下生产10%的过氧化氢水溶液，在世界上尚属首次。
新开发的技术具有三个特点。
首先，我们使用填充催化剂的微通道实现了最佳反应场。通过将微通道的尺寸限制在600微米左右，保证了氢气和氧气直接反应的安全性。该反应是三相多相反应：气相（氢气和氧气）、液相（水溶液）和固相（固体催化剂）。微通道需要一种允许气体和液体在固体催化剂上均匀混合的结构，我们利用 MEMS 技术成功地创造了这种结构。图1所示为所开发的气液混相微反应器（1通道）的结构。
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图1 用于气液混合相应用的微反应器（1通道）
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其次，我们开发了一种在微反应器中并行制造多个微通道并进行反应的方法。使用微反应器的化学工艺面临的挑战之一是如何在利用微反应器的特性的同时提高产量（数量增加）。编号成败的关键在于每个平行微通道的反应条件能否均匀。图2显示了编号后的微反应器及其液相均匀分布的微观结构，这是编号成功的关键。
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图2 已编号的微反应器
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第三件事是催化剂。在过氧化氢的直接合成反应中，唯一的副产物是水，但对过氧化氢具有高选择性的催化剂对于实现高浓度过氧化氢的直接生产至关重要。基于三菱瓦斯化学积累的催化剂技术，AIST和三菱瓦斯化学开发了一种催化剂，其选择性大大超过市售催化剂，并且适合在微通道中使用。这使得生产超过10%的高浓度过氧化氢成为可能。 （图3）
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图3 新开发的催化剂（Pd/TiO2）和市售常规催化剂（Pd/Al2O3)
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AIST和三菱瓦斯化学将继续开展联合研究，推进现场过氧化氢生产设备的示范研究。利用微反应器直接生产过氧化氢是一种低环境影响的工艺，适合现场生产所需量的高纯度过氧化氢，我们的目标是通过进一步的编号技术和工艺辅助设备的开发将其投入实际应用。
这一结果也证明了微反应器在三相气/液/固系统反应中的有效性。这种微反应器技术的应用范围非常广泛，我们计划将其应用推广到精细化工生产等领域。