מהו מצע קרמי?

מצעים קרמיים היו בלב בקרת פליטות מרכבים ניידים מאז תחילת הטכנולוגיה בתחילת שנות ה-70, כאשר קורנינג פיתחה קורדיריט סינתטי ואת התבנית לבליטה קרמית בצורת חלת דבש. מצעי חלת הדבש מלאים באלפי תעלות זעירות ומקבילות הפתוחות בכל קצה, ומאפשרות לפליטת הרכב לזרום דרכן. תעלות אלו מספקות שטח פנים פנימי גדול לתמיכה בפעילות קטליטית. כאשר המצע הוא בערך בגודל של פחית משקה מוגז, פני השטח הפנימיים שלו (כולל שכבת השטיפה בעלת שטח הפנים הגבוה) הם בעלי שטח פנים בערך בגודל של מגרש פוטבול אמריקאי.

מצעים אלה יכולים לעמוד בטמפרטורות גבוהות של מעל 1100 מעלות צלזיוס (2000 מעלות פרנהייט) והם עמידים ביותר בפני הלם תרמי (כך שהם שורדים התחממות מהירה בבקרים קרים). מצעים אלה ניתנים להתאמה רבה ויכולים לקבל מגוון רחב של פורמולציות זרז כדי למנוע זיהום מבנזין, סולר, גז טבעי, מימן ודלקים אחרים.

המצע המוגמר מצופה בשילוב של חומרים קטליטיים מתאימים שהופכים אותו למעבדת כימיה מיניאטורית ומאפשרים טיפול יעיל בכמויות גדולות של פליטה. בטמפרטורות גבוהות של מנוע פעיל, גזי פליטה כמו תחמוצות חנקן ופחמן חד-חמצני פוגשים את הזרז ומומרים לחנקן ומים לא מזיקים ולפחמן דו-חמצני פחות מזיק.

מצעים קרמיים מסחריים ראשונים היו בעלי צפיפות תאים נמוכה (כ-200 תאים/אינץ' רבוע) עם דפנות עבות יותר (כ-12 מיל או 0.012 אינץ' או 0.3 מ"מ) ונפח מצע פי ארבעה בערך מנפח המנוע (כלומר, נפח הצילינדר של המנוע). ככל שטכנולוגיית החומרים והעיבוד התקדמה, צפיפויות תאים גבוהות יותר, דפנות דקות יותר ונקבוביות גבוהה יותר הפכו לאפשריות.

במכונית סדאן אמריקאית ממוצעת המופעלת בבנזין או היברידית כיום, ישנם שניים או שלושה מצעים הפועלים כדי לעמוד בתקני פליטת גזים מחמירים של ארה"ב. מיד לאחר המנוע, מצעים צמודים בעלי צפיפות תאים גבוהה מספקים שטח פנים גיאומטרי רב כדי לאפשר לזרז לבצע את המרות הגזים הראשוניות. במצב תת-רצפתי, יש בדרך כלל מצע בעל צפיפות תאים נמוכה יותר כדי לסייע בניקוי הפליטות הסופיות.