Keramiska substrat har varit kärnan i mobil avgaskontroll sedan teknikens början i början av 1970-talet, då Corning utvecklade syntetisk kordierit och formen för keramisk bikakeextrudering. Bikakesubstraten är fyllda med tusentals små, parallella kanaler öppna i varje ände, vilket gör att fordonets avgaser kan flöda igenom. Dessa kanaler ger en stor inre yta för att stödja katalytisk aktivitet. När substratet är ungefär lika stort som en läskburk har dess inre yta (inklusive den höga ytbehandlingen) en yta som är ungefär lika stor som en amerikansk fotbollsplan.
Dessa substrat tål höga temperaturer >1100 °C (2000 °F) och är extremt resistenta mot värmechock (så att de överlever snabba uppvärmningar under kalla morgnar). Dessa substrat är mycket anpassningsbara och kan acceptera en mängd olika katalysatorformuleringar för att eliminera föroreningar från bensin, diesel, naturgas, väte och andra bränslen.
Det färdiga substratet beläggs med en kombination av lämpliga katalytiska material som förvandlar det till ett mini-kemilaboratorium och möjliggör effektiv behandling av stora volymer avgaser. Vid höga temperaturer i en fungerande motor möter avgaser som kväveoxider och kolmonoxid katalysatorn och omvandlas till ofarligt kväve och vatten samt mindre skadlig koldioxid.
De första kommersiella keramiska substraten hade låg celldensitet (cirka 200 celler/tum²) med tjockare väggar (cirka 0,3 mm eller 12 mil) och en substratvolym ungefär fyra gånger så stor som motorns slagvolym (dvs. motorns cylindervolym). Allt eftersom material- och bearbetningstekniken utvecklades blev högre celldensiteter, tunnare väggar och högre porositeter möjliga.
I dagens genomsnittliga amerikanska bensin- eller hybridsedaner finns det två eller tre substrat i arbete för att uppfylla strikta amerikanska standarder för gasutsläpp. Direkt utanför motorn ger ett eller flera tättkopplade substrat med hög celldensitet en stor geometrisk yta som gör det möjligt för katalysatorn att utföra de initiala gasomvandlingarna. I golvläget finns det generellt ett substrat med lägre celldensitet för att hjälpa till att rena de slutliga utsläppen.
Publiceringstid: 12 juni 2026