Keramische substraten vormen al sinds de beginjaren van de mobiele emissiebeheersingstechnologie in de vroege jaren 70 de kern, toen Corning synthetisch cordieriet en de matrijs voor keramische honingraatextrusie ontwikkelde. De honingraatsubstraten zijn gevuld met duizenden kleine, parallelle kanaaltjes die aan beide uiteinden open zijn, waardoor de uitlaatgassen van het voertuig erdoorheen kunnen stromen. Deze kanaaltjes bieden een groot intern oppervlak ter ondersteuning van de katalytische activiteit. Wanneer het substraat ongeveer zo groot is als een blikje frisdrank, heeft het interne oppervlak (inclusief de washcoat met een groot oppervlak) een oppervlakte die ongeveer zo groot is als een American footballveld.
Deze substraten zijn bestand tegen hoge temperaturen van meer dan 1100 °C (2000 °F) en zijn extreem thermisch schokbestendig (waardoor ze snelle opwarming op ijskoude ochtenden overleven). Deze substraten zijn zeer aanpasbaar en kunnen een breed scala aan katalysatorformuleringen accepteren om vervuiling door benzine, diesel, aardgas, waterstof en andere brandstoffen te elimineren.
Het voltooide substraat wordt gecoat met een combinatie van de juiste katalytische materialen, waardoor het verandert in een mini-chemielaboratorium en grote hoeveelheden uitlaatgassen efficiënt kunnen worden behandeld. Bij de hoge temperaturen van een draaiende motor komen uitlaatgassen zoals stikstofoxiden en koolmonoxide in contact met de katalysator en worden omgezet in onschadelijke stikstof en water en het minder schadelijke kooldioxide.
De eerste commerciële keramische substraten hadden een lage celdichtheid (ongeveer 200 cellen/in²) met dikkere wanden (ongeveer 12 mil of 0,012 inch of 0,3 mm) en een substraatvolume dat ongeveer vier keer zo groot was als de cilinderinhoud van de motor. Naarmate de materiaal- en verwerkingstechnologie zich ontwikkelde, werden hogere celdichtheden, dunnere wanden en een hogere porositeit mogelijk.
In de gemiddelde Amerikaanse benzine- of hybride sedan van tegenwoordig zijn er twee of drie substraten die bijdragen aan de strenge Amerikaanse emissienormen. Direct na de motor bevinden zich substraten met een hoge celdichtheid die dicht bij de motor geplaatst zijn en een groot geometrisch oppervlak bieden, waardoor de katalysator de eerste gasomzettingen kan uitvoeren. Onder de vloer bevindt zich doorgaans een substraat met een lagere celdichtheid dat helpt bij het zuiveren van de uiteindelijke emissies.
Geplaatst op: 12 juni 2026