I substrati ceramici sono stati al centro del controllo delle emissioni nei veicoli sin dagli albori di questa tecnologia, nei primi anni '70, quando Corning sviluppò la cordierite sintetica e lo stampo per l'estrusione di strutture ceramiche a nido d'ape. I substrati a nido d'ape sono costituiti da migliaia di minuscoli canali paralleli, aperti a entrambe le estremità, che consentono il passaggio dei gas di scarico del veicolo. Questi canali forniscono un'ampia superficie interna per supportare l'attività catalitica. Quando il substrato ha all'incirca le dimensioni di una lattina di bibita, la sua superficie interna (incluso il rivestimento ad alta superficie specifica) ha una superficie pari a quella di un campo da football americano.
Questi substrati possono resistere a temperature elevate >1100 °C (2000 °F) e sono estremamente resistenti agli shock termici (in modo da sopravvivere a rapidi surriscaldamenti nelle mattine gelide). Questi substrati sono molto adattabili e possono accettare un'ampia varietà di formulazioni di catalizzatori per eliminare l'inquinamento da benzina, diesel, gas naturale, idrogeno e altri combustibili.
Il substrato completato viene rivestito con una combinazione di materiali catalitici appropriati che lo trasformano in un mini laboratorio di chimica e consentono di trattare in modo efficiente grandi volumi di gas di scarico. Alle alte temperature di un motore in funzione, i gas di scarico come gli ossidi di azoto e il monossido di carbonio incontrano il catalizzatore e vengono convertiti in azoto e acqua innocui e in anidride carbonica meno dannosa.
I primi substrati ceramici commerciali presentavano una bassa densità di celle (circa 200 celle/pollice quadrato) con pareti più spesse (circa 12 mil o 0,012" o 0,3 mm) e un volume del substrato pari a circa quattro volte la cilindrata del motore (ovvero, il volume del cilindro del motore). Con il progresso delle tecnologie dei materiali e dei processi, è stato possibile ottenere densità di celle più elevate, pareti più sottili e porosità maggiori.
Nelle berline americane a benzina o ibride di fascia media odierne, sono presenti due o tre substrati che lavorano per soddisfare i severi standard statunitensi sulle emissioni gassose. Subito dopo il motore, uno o più substrati ravvicinati ad alta densità cellulare forniscono un'ampia superficie geometrica per consentire al catalizzatore di effettuare le conversioni gassose iniziali. Nella posizione sotto il pianale si trova generalmente un substrato a densità cellulare inferiore per contribuire a ridurre le emissioni finali.
Data di pubblicazione: 12 giugno 2026