Description: Das Projekt "Isotopenselektiver Sensor für kurzkettige Kohlenwasserstoffe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Department Maschinenbau und Produktion M+P durchgeführt. Die Messung von Kohlenwasserstoffkonzentrationen und deren isotopische Zusammensetzung ist essentiell für viele Applikationen von der medizinischen Diagnostik und Umweltforschung bis hin zur Erdgasexploration. Die Messung von Methan Isotopenverhältnis (13CH4:12CH4) ist für das Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs der Erde sehr wichtig. Während der Beitrag anthropogener fossiler Energieträger um die 8 Gigatonnen atmosphärischen Kohlenstoff pro Jahr umfasst (GtC/Jahr), repräsentiert der arktische Permafrostboden mindestens 600 GtC und der Ozean über 11000 GtC. Die Freisetzung eines geringen Bruchteils vom Permafrostboden oder des Ozeans durch Erwärmung der polaren Troposphäre kann zu schwerwiegenden klimatischen Effekten führen. Die isotopische Signatur von Methan erlaubt die Rückverfolgung des Ausflusses zu seinen verschiedenen ökologischen und anthropogenen Quellen. Das Mischverhältnis von nicht-Methan-Kohlenwasserstoffen (NMHC) sind hilfreiche Indikatoren von atmosphärischen Oxidations- und Transportprozessen auf regionaler bis hin zur globalen Ebene. Obwohl die Anzahl der Studien von NMHC-Isotopologen noch sehr begrenzt ist, kann die Messung davon zusätzliche Einblicke in die Quellen, Senken und Verteilung in der Atmosphäre liefern und ermöglicht einem das photochemische Alter der einzelnen Kohlenwasserstoffe abzuschätzen. Insgesamt sind diese Informationen sehr wichtig um atmosphärische Modelle zu verifizieren und zu verbessern. Stand der Technik für die Messung von Kohlenstoffisotopen der vergangen 30 Jahre ist die Isotopenverhältnis-Massenspektrometrie (IRMS). Die Messmethode ist sehr präzise, aber zugleich arbeitsaufwendig, teuer und wird typischerweise in einem Labor durchgeführt, wodurch Feldmessungen in Echtzeit unmöglich werden. IRMS ist außerdem indirekt, da der Kohlenwasserstoff in einem Verbrennungsprozess zuerst in CO2 umgewandelt werden muss und dieser dann für das 13C-Verhältnis analysiert wird. Das Ziel dieses Projektes besteht in der Entwicklung eines optischen Sensors, welches die direkte isotopenselektive Messung von kurzkettigen Kohlenwasserstoffen erlaubt. Als mögliches neues Analysegerät soll ein Diodenlaser auf Halbleiterbasis eingesetzt werden. Diese Emissionsquellen erlauben unter Raumtemperatur-Betrieb kontinuierliche Strahlung zwischen 3,0 Mikro m und 3,5 Mikro m. Diese spektrale Region beinhaltet die stärksten Absorptionslinien von Kohlenwasserstoffen. Der Laser ist kompakt, einfach in der Handhabung und seine optische Rückkopplung erlaubt kontinuierliches und modensprungfreies Durchstimmen bei einer spektralen Linienbreite kleiner als 10 MHz. Aufgrund der vorteilhaften Eigenschaften wird die photoakustische Spektroskopie (PAS) verwendet. Dieses Messverfahren basiert auf Absorption von modulierter Strahlung und die dadurch hervorgerufene Erzeugung einer Schallwelle. Als eine offsetfreie Technik ermöglicht diese eine sehr hohe Nachweisempfindlichkeit. Messungen sollen an Methan, Ethan und Propan durchgeführt werden.
SupportProgram
Origin: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Äthan ? Propan ? Hamburg ? Halbleiterlaser ? Alicyclischer Kohlenwasserstoff ? Akustik ? Fossiler Energieträger ? Kohlenstoff ? Kohlenwasserstoff ? Laser ? Sensor ? Strahlungsabsorption ? Erdgasexploration ? Emissionsquelle ? Methan ? Schallmessung ? Spektralanalyse ? Verbrennung ? Strahlung ? NMVOC ? Studie ? Maschinenbau ? Messverfahren ? Analysegerät ? Atmosphärenmodell ? Stand der Technik ? Troposphäre ? Umweltforschung ? Meeresgewässer ? Isotop ? Kohlenstoffkreislauf ? Angewandte Wissenschaft ? Schall ? Arbeit ? Atmosphäre ? Permafrost ? Absorptionslinie ? Spektrum ? Kontinuierliches Verfahren ? Laseranwendung ? Messgenauigkeit ? Kohlenstoffisotop ? Photoakustische Spektroskopie ? Raumtemperatur ? Selektivität ? Wellenlänge ?
Region: Hamburg
Bounding boxes: 9.99302° .. 9.99302° x 53.55073° .. 53.55073°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2015-02-01 - 2018-01-31
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