Keramische Substrate bilden seit den Anfängen der Technologie in den frühen 1970er-Jahren, als Corning synthetisches Cordierit und die Düse für die Extrusion keramischer Wabenstrukturen entwickelte, das Herzstück der mobilen Abgasreinigung. Die Wabenstrukturen sind mit Tausenden winziger, paralleler Kanäle gefüllt, die an beiden Enden offen sind und den Abgasstrom des Fahrzeugs ermöglichen. Diese Kanäle bieten eine große Innenfläche, die die katalytische Aktivität unterstützt. Bei einem Substrat von der Größe einer Getränkedose entspricht die Innenfläche (einschließlich der großflächigen Beschichtung) in etwa der Größe eines American-Football-Feldes.
Diese Substrate sind hochtemperaturbeständig bis über 1100 °C und extrem temperaturschockbeständig (sie überstehen also auch schnelles Aufheizen an kalten Morgen). Sie sind sehr anpassungsfähig und können eine Vielzahl von Katalysatorformulierungen aufnehmen, um Verunreinigungen aus Benzin, Diesel, Erdgas, Wasserstoff und anderen Kraftstoffen zu beseitigen.
Das fertige Substrat wird mit einer Kombination geeigneter Katalysatormaterialien beschichtet, die es in ein Mini-Chemielabor verwandeln und die effiziente Behandlung großer Abgasmengen ermöglichen. Bei den hohen Temperaturen eines laufenden Motors treffen Abgase wie Stickoxide und Kohlenmonoxid auf den Katalysator und werden in unschädlichen Stickstoff und Wasser sowie das weniger schädliche Kohlendioxid umgewandelt.
Die ersten kommerziellen Keramiksubstrate wiesen eine geringe Zelldichte (ca. 200 Zellen/in²) und dickere Wände (ca. 12 mil oder 0,012 Zoll bzw. 0,3 mm) auf. Ihr Substratvolumen entsprach etwa dem Vierfachen des Hubraums eines Motors (d. h. dem Zylindervolumen). Mit dem Fortschritt der Material- und Verarbeitungstechnologie wurden höhere Zelldichten, dünnere Wände und höhere Porositäten möglich.
In den heutigen durchschnittlichen US-amerikanischen Benzin- oder Hybrid-Limousinen sind zwei oder drei Katalysatorsysteme im Einsatz, um die strengen US-amerikanischen Abgasnormen zu erfüllen. Direkt am Motor angebrachte Katalysatoren mit hoher Zelldichte bieten eine große Oberfläche für die ersten gasförmigen Umwandlungen durch den Katalysator. Im Unterbodenbereich befindet sich in der Regel ein Katalysator mit geringerer Zelldichte, der zur Reduzierung der endgültigen Emissionen beiträgt.
Veröffentlichungsdatum: 12. Juni 2026