Het belangrijkste bestanddeel van een katalysator is het monoliet. Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen keramisch en metalen monoliet?
Het monoliet is het hart van een katalysator. Op de wanden van de zeer kleine kanalen van het monoliet kleeft het edelmetaal dat noodzakelijk is voor de omzetting van de schadelijke gassen. Er zijn twee verschillende soorten monoliet: keramisch en metaal. Het keramische monoliet is opgebouwd uit keramiek en de meest voorkomende soort. De structuur van het monoliet lijkt op een honingraat met vierkante cellen. Meestal hebben monolieten een ovalen of cilindrische vorm, hoewel het ontwerp afhangt van de soort mal die tijdens het uitpersingsproces wordt gebruikt. De hoeveelheid edelmetalen (platina, palladium en rodium) die het monoliet moet bevatten, is vastgelegd volgens vaste Europese richtlijnen. Voor zowel keramiek als metaal geldt dezelfde hoeveelheid.
Voordelen keramiek
Het gebruik van keramisch monoliet biedt belangrijke voordelen ten opzichte van metaal. Van keramiek zijn eenvoudig verschillende vormen te creëren. Dit biedt de autofabrikanten de mogelijkheid om uit ontwerp- en ruimteoverwegingen bijvoorbeeld voor cilindrische, ellipsvormige, vierkante of zelfs asymmetrische vormen te kiezen. Dat is bij metaal veel moeilijker, zo niet onmogelijk. Een ander zeer belangrijk voordeel is de lange levensduur van keramische katalysatoren. Dit komt enerzijds door de oppervlaktestructuur en anderzijds door de uitzettingscoëfficiënt (CTE) van keramiek.
Uitzettingscoëfficiënt
De oppervlaktestructuur van keramische monolietwanden is veel hoger dan die van metalen monoliet. Hierdoor loopt het waslaagproces vlotter en efficiënter. Verder speelt de uitzettingscoëfficiënt een belangrijke rol. In keramisch monoliet is de CTE heel klein, in vergelijking met metaal. Dit betekent dat de grootte van keramisch monoliet weinig verschilt bij temperatuurschommelingen. Bij metaal ligt dat anders. De situatie is net omgekeerd: de CTE is veel groter en hierdoor ontstaan aanzienlijke variaties op de monolietgrootte, afhankelijk van het temperatuurniveau. De grootte neemt toe als het warm is (de werktemperatuur voor een katalysator bedraagt ongeveer 500°C) en neemt af als de katalysator afkoelt. Het belang hiervan is evident. Neem als voorbeeld metaal met een geverfd oppervlak. Door veranderingen in de grootte van dit oppervlak zal na verloop van de tijd de verflaag barsten en verdwijnen. Dit is precies wat er gebeurd met de waslaagbedekking als deze aan constante veranderingen van de monolietgrootte wordt onderworpen. De waslaagbedekking verliest zijn functionaliteit en eenheid. Het gevolg is uiteindelijk montage van een nieuwe katalysator die wel functioneert.