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Il coating distribuito si usa su nastri aperti per poi ottenere monoliti da spinare, mentre il coating iniettato si usa su substrati chiusi saldo brasati.

Il convertitore catalitico (usualmente, ma impropriamente detto catalizzatore) è un reattore termo-chimico nel quale avvengono reazioni chimiche di conversione tra i gas che lo attraversano e i metalli preziosi contenuti.

Un catalizzatore ossidante agisce ossidando CO e HC, mentre uno a tre vie agisce contemporaneamente sulle tre specie inquinanti: CO, HC, NOx.

Con i classici tre vie, nei motori diesel le temperature troppo basse dei gas di scarico e i forti eccessi d’aria rendono poco efficace la catalisi degli NOx.

Si utilizzano quindi substrati al TiO2 con VO5 capaci, in presenza di urea come reagente, di ridurre fino all’80% l’emissione di NOx, trasformandolo in N2 e H2O.

Questi catalizzatori sono conosciuti come SCR (a riduzione catalitica selettiva) e si utilizzano su mezzi pesanti e impianti fissi.

Un buon catalizzatore contiene almeno 1-2 gr di Pt e 0,1-0,2 gr di Rh.

Quando è accoppiato con un sistema di iniezione dotato di un circuito di retroazione con sonda lambda è capace, in condizione di funzionamento stechiometrico del motore (aria appena sufficiente a bruciare tutta la benzina iniettata), di abbattere il 98% degli inquinanti (CO, HC, NOx).

Un catalizzatore richiede almeno 200°C per poter abbattere il 50% degli inquinanti, mentre sono necessari 400°C per garantire il massimo potere catalitico.

È un monolito con struttura a canali aperti e chiusi alternativamente. Il gas, entrando dai canali aperti della sezione di ingresso, è costretto ad attraversarne le pareti porose per confluire nel più vicino canale ad uscita aperta, lasciando così nel filtro il particolato che rimane in esso intrappolato.

Quando le porosità disponibili superano un’occlusione stabilita, si attiva la rigenerazione del filtro, che viene pulito a seguito di un superriscaldamento gestito da una centralina elettronica.

Dove il filtro ceramico a canali chiusi oppone troppa contropressione e dove il FAP non esiste, ma si vuole ugualmente ottenere una riduzione delle emissioni di particolato, si possono usare i filtri metallici BRAIN.

La matrice filtrante è ottenuta avvolgendo un nastro speciale in acciaio microforato, rivestito con platino e supportato e sagomato obliquamente rispetto l’asse. Il risultato finale è un substrato 200 CPSI, nel quale il gas ricco di particolato passa da un canale all’altro, lasciando le polveri nei microfori, che poi saranno liberati durante la rigenerazione attivata della temperatura.

L’efficenza di questi filtri raggiunge il 70%.

Il carburo di silicio SIC è un materiale duro e molto poroso, particolarmente adatto per la costruzione di filtri ma costoso.

La cordierite, già da lungo tempo in uso per la costruzione di substrati ceramici, manifesta una porosità leggermente inferiore (circa il 10%in meno) ma costi minori, tanto da giustificarne l’uso sempre più massiccio tra i costruttori di auto.

La cordierite è più fragile del SIC, e rispetto a questo ha un minore peso specifico.

La durata di un buon catalizzatore dipende dall’uso che se ne fa.

Solitamente, dopo 60-70 mila km percorsi il potere catalitico si è più che dimezzato per cui, pur continuando a funzionare, l’abbattimento non è più del 98% ma non supera il 50%.

Dopo i 60-70 mila km, il catalizzatore progressivamente si spegne e andrebbe sostituito. Lo spegnimento è provocato da una graduale ablazione del metallo prezioso e dalla sua sinterizzazione ad opera delle alte temperature. Ciò significa che viene meno la dispersione dei metalli preziosi e quindi il potere catalitico.

Con impregnazione si intende l’operazione atta a depositare sul supporto ceramico poroso il metallo attivo nella catalisi in forma più dispersa possibile.

Il metallo attivo tipicamente è un elemento del gruppo dei platinoidi, ma può essere anche non nobile, come il ferro o il cobalto.

In funzione della reazione chimica da realizzare, ciascun tipo di catalisi richiede una speciale coppia supporto-metallo.

I metalli preziosi dispersi nel supporto ossido poroso sono i veri catalizzatori, mentre la matrice ceramica o metallica serve solo per conferire struttura spaziale al catalizzatore.

Il grado di dispersione del metallo nobile definisce la prestazione del catalizzatore: più è dispersa, maggiore sarà la performance.

Affinché le reazioni possano attivarsi, è necessario che il catalizzatore si scaldi fino a 400°C nel minor tempo possibile.

Un rapido aumento della temperatura comporta sollecitazioni termiche, chimiche e meccaniche sul substrato del convertitore, e ciò implica la necessità di adottare substrati resistenti, leggeri, poco ingombranti e capaci di grandi superfici.

Sotto questo aspetto, il substrato metallico possiede molti vantaggi rispetto a quello ceramico.

Un convertitore catalitico si compone di un involucro metallico che racchiude un supporto catalitico, meglio noto come monolito.

A sua volta, il monolito è costituito da una matrice (metallica o ceramica) strutturata a nido d’ape e rivestita in ogni suo punto da una sostanza porosa, una miscela di ossidi refrattari opportunamente miscelati tra loro, impregnati di metalli preziosi (Platino e Rodio).

Il substrato saldobrasato è ottenuto vincolando tra loro i lamierini mediante saldobrasatura nei punti di contatto reciproco.

Il substrato spinato si ottiene vincolando i lamierini tra loro e il mantello utilizzando una o più spine passanti perpendicolari all’asse.

Mentre il primo è più rigido e resistente alla fatica, il secondo è più flessibile e permette un controllo superiore del coating e quindi della conversione.

Per abbattere tutte le possibili emissioni prodotte da un motore diesel, si devono combinare diverse soluzioni.

Nei sistemi CRT EURO 5, il DPF è preceduto da un catalizzatore ossidante che attiva la rigenerazione del filtro e ne abbatte il CO-HC.