सिरेमिक सबस्ट्रेट म्हणजे काय?

१९७० च्या दशकाच्या सुरुवातीला जेव्हा कॉर्निंगने सिंथेटिक कॉर्डिएराइट आणि सिरॅमिक हनीकॉम्ब एक्सट्रूजनसाठी डाय विकसित केले, तेव्हापासूनच सिरॅमिक सबस्ट्रेट्स हे मोबाईल उत्सर्जन नियंत्रणाच्या केंद्रस्थानी राहिले आहेत. हनीकॉम्ब सबस्ट्रेट्स हजारो लहान, समांतर चॅनेलने भरलेले असतात, जे दोन्ही टोकांना उघडे असतात, ज्यामुळे वाहनाचा एक्झॉस्ट त्यातून वाहू शकतो. हे चॅनेल उत्प्रेरक क्रियेला आधार देण्यासाठी एक मोठे अंतर्गत पृष्ठभाग क्षेत्र प्रदान करतात. जेव्हा सबस्ट्रेटचा आकार साधारणपणे सोडा कॅनएवढा असतो, तेव्हा त्याच्या अंतर्गत पृष्ठभागाचे (उच्च पृष्ठभाग क्षेत्र असलेल्या वॉशकोटसह) क्षेत्रफळ सुमारे एका अमेरिकन फुटबॉल मैदानाएवढे असते.

हे सबस्ट्रेट्स >११००°C (२०००°F) पेक्षा जास्त उच्च तापमान सहन करू शकतात आणि ते अत्यंत औष्णिक धक्क्याला प्रतिरोधक असतात (जेणेकरून ते कडाक्याच्या थंडीच्या सकाळी होणाऱ्या जलद तापमानवाढीतही टिकून राहतात). हे सबस्ट्रेट्स खूप अनुकूलनशील असून पेट्रोल, डिझेल, नैसर्गिक वायू, हायड्रोजन आणि इतर इंधनांमुळे होणारे प्रदूषण दूर करण्यासाठी विविध प्रकारच्या उत्प्रेरक रचना स्वीकारू शकतात.

तयार झालेल्या सबस्ट्रेटवर योग्य उत्प्रेरक पदार्थांच्या मिश्रणाचा लेप दिला जातो, ज्यामुळे ते एका लहान रसायनशास्त्र प्रयोगशाळेत रूपांतरित होते आणि मोठ्या प्रमाणातील एक्झॉस्ट वायूवर कार्यक्षमतेने प्रक्रिया करता येते. चालू असलेल्या इंजिनच्या उच्च तापमानात, नायट्रोजन ऑक्साईड आणि कार्बन मोनोऑक्साइडसारखे एक्झॉस्ट वायू उत्प्रेरकाच्या संपर्कात येतात आणि त्यांचे रूपांतर निरुपद्रवी नायट्रोजन व पाणी आणि कमी हानिकारक कार्बन डायऑक्साइडमध्ये होते.

सुरुवातीचे व्यावसायिक सिरॅमिक सबस्ट्रेट्स कमी पेशी घनतेचे (सुमारे २०० पेशी/इंच²) आणि जाड भिंतींचे (सुमारे १२ मिल किंवा ०.०१२ इंच किंवा ०.३ मिमी) होते, ज्यांचे आकारमान इंजिनच्या विस्थापनाच्या (म्हणजेच, इंजिनच्या सिलेंडरच्या आकारमानाच्या) सुमारे चार पट होते. जशी सामग्री आणि प्रक्रिया तंत्रज्ञान प्रगत होत गेले, तसतशी उच्च पेशी घनता, पातळ भिंती आणि उच्च सच्छिद्रता शक्य झाली.

आजच्या सर्वसाधारण अमेरिकन पेट्रोल किंवा हायब्रीड सेडानमध्ये, अमेरिकेच्या कठोर वायू उत्सर्जन मानकांची पूर्तता करण्यासाठी दोन किंवा तीन सबस्ट्रेट्स कार्यरत असतात. इंजिनच्या अगदी जवळ, उच्च पेशी घनतेचे क्लोज-कपल्ड सबस्ट्रेट्स भरपूर भौमितिक पृष्ठभाग क्षेत्र प्रदान करतात, ज्यामुळे कॅटॅलिस्टला सुरुवातीचे वायू रूपांतरण करता येते. अंडरफ्लोर स्थितीत, अंतिम उत्सर्जन स्वच्छ करण्यास मदत करण्यासाठी सामान्यतः कमी पेशी घनतेचे सबस्ट्रेट असते.