რა არის კერამიკული სუბსტრატი?

კერამიკული სუბსტრატები მობილური გამონაბოლქვის კონტროლის ცენტრშია ტექნოლოგიის დაარსებიდან, 1970-იანი წლების დასაწყისში, როდესაც Corning-მა შეიმუშავა სინთეზური კორდიერიტი და კერამიკული თაფლისებრი ექსტრუზიის შტამპი. თაფლისებრი სუბსტრატები სავსეა ათასობით პაწაწინა, პარალელური არხით, რომლებიც გახსნილია თითოეულ ბოლოში, რაც საშუალებას აძლევს ავტომობილის გამონაბოლქვს გადინება. ეს არხები უზრუნველყოფს დიდ შიდა ზედაპირს კატალიზური აქტივობის მხარდასაჭერად. როდესაც სუბსტრატი დაახლოებით გაზიანი სასმელის ქილის ზომისაა, მისი შიდა ზედაპირი (მათ შორის მაღალი ზედაპირის მქონე საფარი) დაახლოებით ამერიკული ფეხბურთის მოედნის ზომისაა.

ამ სუბსტრატებს შეუძლიათ გაუძლონ >1100°C (2000°F) მაღალ ტემპერატურას და უკიდურესად მდგრადია თერმული დარტყმების მიმართ (ისე, რომ ისინი უძლებენ სწრაფ გადახურებას ცივ დილას). ეს სუბსტრატები ძალიან ადაპტირებადია და შეუძლიათ მიიღონ კატალიზატორის მრავალფეროვანი ფორმულირებები ბენზინის, დიზელის, ბუნებრივი აირის, წყალბადის და სხვა საწვავიდან დაბინძურების აღმოსაფხვრელად.

დასრულებული სუბსტრატი დაფარულია შესაბამისი კატალიზური მასალების კომბინაციით, რაც მას მინი ქიმიურ ლაბორატორიად აქცევს და საშუალებას იძლევა გამონაბოლქვი აირების დიდი მოცულობის ეფექტურად დამუშავების. ძრავის მაღალ ტემპერატურაზე, გამონაბოლქვი აირები, როგორიცაა აზოტის ოქსიდები და ნახშირბადის მონოქსიდი, ხვდება კატალიზატორს და გარდაიქმნება უვნებელ აზოტად და წყლად, ასევე ნაკლებად მავნე ნახშირორჟანგად.

პირველი კომერციული კერამიკული სუბსტრატები იყო დაბალი სიმკვრივის უჯრედების (დაახლოებით 200 უჯრედი/ინჩ2) უფრო სქელი კედლებით (დაახლოებით 12 მილი ან 0.012 ინჩი ან 0.3 მმ) და სუბსტრატის მოცულობით დაახლოებით ოთხჯერ მეტი, ვიდრე ძრავის მოცულობა (ანუ ძრავის ცილინდრის მოცულობა). მასალისა და დამუშავების ტექნოლოგიის განვითარებასთან ერთად შესაძლებელი გახდა უჯრედების უფრო მაღალი სიმკვრივის, უფრო თხელი კედლებისა და უფრო მაღალი ფორიანობის მიღება.

დღევანდელ საშუალო აშშ-ის ბენზინის ან ჰიბრიდულ სედანში, აშშ-ის აირების გამონაბოლქვის მკაცრი სტანდარტების დასაკმაყოფილებლად ორი ან სამი სუბსტრატი მუშაობს. ძრავის დახურვისთანავე, მაღალი უჯრედების სიმკვრივის მქონე მჭიდროდ დაკავშირებული სუბსტრატი(ები) ქმნის დიდ გეომეტრიულ ზედაპირს, რათა კატალიზატორს საშუალება მისცეს განახორციელოს საწყისი აირების გარდაქმნა. იატაკის ქვეშ მდებარე მდგომარეობაში, როგორც წესი, არის უფრო დაბალი სიმკვრივის უჯრედის სუბსტრატი, რომელიც ხელს უწყობს საბოლოო გამონაბოლქვის გაწმენდას.