Les substrats céramiques sont au cœur du contrôle des émissions automobiles depuis les débuts de cette technologie au début des années 1970, lorsque Corning a mis au point la cordiérite synthétique et la filière d'extrusion de structures alvéolaires en céramique. Ces substrats sont constitués de milliers de minuscules canaux parallèles, ouverts à chaque extrémité, permettant ainsi le passage des gaz d'échappement. Ces canaux offrent une grande surface interne, essentielle à l'activité catalytique. Lorsqu'un substrat a la taille d'une canette, sa surface interne (couche de protection à grande surface incluse) est comparable à celle d'un terrain de football américain.
Ces substrats résistent à des températures élevées supérieures à 1100 °C (2000 °F) et sont extrêmement résistants aux chocs thermiques (ils supportent donc les brusques montées en température par temps glacial). Très adaptables, ils peuvent recevoir une grande variété de formulations de catalyseurs pour éliminer la pollution issue de l'essence, du diesel, du gaz naturel, de l'hydrogène et d'autres carburants.
Le substrat ainsi préparé est recouvert d'une combinaison de matériaux catalytiques appropriés, le transformant en un véritable laboratoire de chimie miniature et permettant le traitement efficace de grands volumes de gaz d'échappement. À haute température, lors du fonctionnement d'un moteur, les gaz d'échappement tels que les oxydes d'azote et le monoxyde de carbone entrent en contact avec le catalyseur et sont convertis en azote et en eau, substances inoffensives, ainsi qu'en dioxyde de carbone, moins nocif.
Les premiers substrats céramiques commerciaux présentaient une faible densité cellulaire (environ 200 cellules/po²) et des parois plus épaisses (environ 0,3 mm ou 12 mil), leur volume étant environ quatre fois supérieur à la cylindrée du moteur (c'est-à-dire le volume du cylindre). Avec les progrès réalisés dans les matériaux et les procédés de fabrication, il est devenu possible d'obtenir des densités cellulaires plus élevées, des parois plus fines et des porosités plus importantes.
Dans une berline américaine moyenne, essence ou hybride, deux ou trois substrats interviennent pour respecter les normes strictes d'émissions gazeuses aux États-Unis. Juste à côté du moteur, un ou plusieurs substrats à forte densité cellulaire offrent une grande surface géométrique permettant au catalyseur d'effectuer les premières conversions gazeuses. Sous le plancher, on trouve généralement un substrat à plus faible densité cellulaire pour réduire les émissions finales.
Date de publication : 12 juin 2026