सिरेमिक सबस्ट्रेट क्या है?

मोबाइल उत्सर्जन नियंत्रण तकनीक की शुरुआत 1970 के दशक की शुरुआत से ही सिरेमिक सब्सट्रेट्स के क्षेत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही है, जब कॉर्निंग ने सिंथेटिक कॉर्डिएराइट और सिरेमिक हनीकॉम्ब एक्सट्रूज़न के लिए डाई विकसित की थी। हनीकॉम्ब सब्सट्रेट्स में हजारों छोटे, समानांतर चैनल होते हैं जो दोनों सिरों पर खुले होते हैं, जिससे वाहन का धुआं बाहर निकल सके। ये चैनल उत्प्रेरक गतिविधि के लिए एक बड़ा आंतरिक सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं। जब सब्सट्रेट का आकार सोडा कैन जितना होता है, तो इसकी आंतरिक सतह (उच्च सतह क्षेत्र वाले वॉशकोट सहित) का क्षेत्रफल लगभग एक अमेरिकी फुटबॉल मैदान के बराबर होता है।

ये सब्सट्रेट 1100°C (2000°F) से अधिक उच्च तापमान सहन कर सकते हैं और अत्यधिक ऊष्मीय आघात प्रतिरोधी होते हैं (जिससे ये कड़ाके की ठंड वाली सुबहों में भी तेजी से गर्म होने पर भी खराब नहीं होते)। ये सब्सट्रेट बहुत अनुकूलनीय हैं और गैसोलीन, डीजल, प्राकृतिक गैस, हाइड्रोजन और अन्य ईंधनों से होने वाले प्रदूषण को समाप्त करने के लिए विभिन्न प्रकार के उत्प्रेरक फॉर्मूलेशन को स्वीकार कर सकते हैं।

तैयार सब्सट्रेट को उपयुक्त उत्प्रेरक पदार्थों के मिश्रण से लेपित किया जाता है, जिससे यह एक मिनी रसायन प्रयोगशाला में परिवर्तित हो जाता है और बड़ी मात्रा में निकलने वाले अपशिष्ट पदार्थों का कुशलतापूर्वक उपचार करने में सक्षम हो जाता है। एक चालू इंजन के उच्च तापमान पर, नाइट्रोजन ऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड जैसी अपशिष्ट गैसें उत्प्रेरक के संपर्क में आती हैं और हानिरहित नाइट्रोजन और पानी तथा कम हानिकारक कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाती हैं।

पहले व्यावसायिक सिरेमिक सब्सट्रेट कम सेल घनत्व (लगभग 200 सेल/इंच²) और मोटी दीवारों (लगभग 12 मिल या 0.012 इंच या 0.3 मिमी) वाले थे, जिनका आयतन इंजन के विस्थापन (यानी, इंजन के सिलेंडर का आयतन) से लगभग चार गुना था। जैसे-जैसे सामग्री और प्रसंस्करण तकनीक में प्रगति हुई, उच्च सेल घनत्व, पतली दीवारें और उच्च सरंध्रता संभव हो गई।

आज की औसत अमेरिकी गैसोलीन या हाइब्रिड सेडान में, सख्त अमेरिकी गैस उत्सर्जन मानकों को पूरा करने के लिए दो या तीन सबस्ट्रेट काम कर रहे होते हैं। इंजन के ठीक बाहर, उच्च सेल घनत्व वाले क्लोज-कपल्ड सबस्ट्रेट उत्प्रेरक को प्रारंभिक गैसीय रूपांतरण करने के लिए पर्याप्त ज्यामितीय सतह क्षेत्र प्रदान करते हैं। फर्श के नीचे आमतौर पर कम सेल घनत्व वाला सबस्ट्रेट होता है जो अंतिम उत्सर्जन को शुद्ध करने में मदद करता है।