Convertisseurs Catalytiques de Structure Alvéolée en Métal

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Les substrats de structures alvéolées en métal sont fabriqués à partir d’une feuille de métal extrêmement fine, d’une épaisseur typique de seulement 0.05mm.
En comparaison, les parois des substrats céramiques peuvent être quatre fois plus épaisses.
C’est pour cette raison que les substrats en métal offrent moins de résistance au débit du gaz et peuvent donc accepter un débit donné avec une plus faible chute de pression qu’un substrat céramique équivalent.

Les meilleures propriétés de débit du substrat en métal signifient que, pour un niveau de chute de pression donné, un substrat en métal peut être fabriqué avec une plus grande densité de cellules que son alternative en céramique.
Étant donné qu’une densité de cellules plus importante conduit à une plus grande surface active, cela signifie qu’un substrat en métal d’un volume donné sera plus actif d’un point de vue catalytique qu’un substrat en céramique.
La plupart des substrats en métal utilisés dans les domaines de la cuisson et du chauffage possèdent entre 100 et 200 cellules par pouce carré (cpsi).
Les substrats en métal peuvent être fabriqués suivant différents profils; les ronds, carrés et rectangulaires étant les plus communs.

Une autre variable est le motif des ondulations de la feuille de métal, qui peuvent être droites ou bien caractérisées par des changements de direction.
Cette dernière option est désignée sous le nom de “chevrons” et crée une turbulence qui augmente l’activité du convertisseur catalytique au détriment d’une augmentation de la chute de pression.

Il existe deux approches principales à la fabrication des substrats en métal pour les marchés de la cuisson et du chauffage :
 

Substrats en métal brasés sous vide
Dans cette méthode, des couches alternées de feuilles de métal plates et ondulées sont pressées ensemble, avec un boîtier ou manchon en périphérie, et un matériau de brasage est introduit aux points de contact.
La structure est ensuite placée dans un four où l’air est éliminé avant le chauffage, afin que le matériau de brasage forme un joint solide sans oxydation.
Il en résulte une structure alvéolée très solide qui ne nécessite aucun apport supplémentaire et prête pour le revêtement.
Le brasage sous vide est reconnu pour offrir des substrats de la plus grande qualité.
Son seul inconvénient est l’investissement significatif que nécessite l’achat et la maintenance du four à vide.
 

Substrats Métalliques en Compartiment
Une méthode de fabrication de substrats métalliques plus économique consiste à maintenir les couches adjacentes ensemble dans une sorte de compartiment profilé.
Avec cette approche, la feuille métallique est revêtue du substrat catalytique avant d’être placée dans le compartiment. Ce dernier prévient le glissement de la feuille, grâce à des tiges ou des fils métalliques.
Les inconvénients de cette méthode est que le compartiment profilé est un obstacle au flux du gaz et que les couches adjacentes de feuilles métalliques peuvent bouger les unes par rapport aux autres, ce qui peut causer l’usure du revêtement.
Le seul avantage, mis à part le faible coût d’investissement en usine, est que le compartiment profilé ne passe pas à travers le procédé de revêtement et peut donc avoir une apparence lisse et brillante.