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Ein Generator zur Herstellung von wassergesättigten ethanolhaltigen Gasgemischen, der die Gasgemische erstmals auf dynamisch-gravimetrische Weise herstellt, verbessert die Rückführung der Ethanolkonzentration auf die SI-Einheiten und entwickelt die Grundlagen der Kalibrierung von Atemalkoholmessgeräten weiter.

Wägesystem zur Bestimmung der Massenströme von Ethanol und Wasser

Bei polizeilichen Alkoholkontrollen im Straßenverkehr dürfen seit 1998 beweissichere Atemalkoholmessgeräte eingesetzt werden. Sie sind in Deutschland Bestandteil des gesetzlichen Messwesens und benötigen vor ihrem Einsatz eine Bauartzulassung von der PTB. Für diese Prüfungen werden in der PTB Kalibriergasgemische hergestellt, die den Atem einer Person unter Alkoholeinfluss simulieren. Die Gasgemische bestehen aus den Komponenten Luft, Wasser und Ethanol in genau bekannter Zusammensetzung und wurden bislang im international üblichen Sättigungsverfahren hergestellt. Dabei wird ein Luftstrom durch eine Ethanol-Wasser-Lösung geleitet und reichert sich mit Ethanol und Wasser bis zur Sättigung an. Die Konzentration des Ethanols im Gasstrom wird über Verteilungskoeffizienten berechnet, die auf empirische Weise ermittelt wurden, für die jedoch in der Literatur unterschiedliche Werte zu finden sind.

Mit dem in der PTB neu entwickelten Generator können die Gasgemische auf dynamisch-gravimetrische Weise hergestellt werden. Das Herzstück des Generators ist ein Wägesystem, mit dem die Massenströme von Ethanol und Wasser durch quasi-kontinuierliche Wägung der Vorratsbehälter bestimmt werden. Die Luft wird über thermische Massenstromregler dosiert. Die flüssigen Komponenten Ethanol und Wasser werden in den Trägergasstrom aus synthetischer Luft injiziert und verdampfen darin vollständig. Da die Massenströme der Komponenten vor der Mischung einzeln bestimmt werden, kann die Zusammensetzung des Gasgemisches direkt auf die SI-Basiseinheit der Masse, das Kilogramm, zurückgeführt werden. Die Verwendung empirischer Werte aus der Literatur ist damit nicht mehr nötig.

Die Messunsicherheit der Ethanolkonzentration im Gasgemisch des neuen Generators konnte im Vergleich zum Sättigungsverfahren deutlich reduziert werden.

Der Generator kann in Zukunft auch für die Herstellung von Gasgemischen mit anderen Komponenten, z. B. Aceton oder Kohlendioxid, genutzt werden, um weitere Arten von Sensoren zu kalibrieren.

Ansprechpartner:

Telefon: +49-531-592-0

Wissenschaftliche Veröffentlichung:

Pratzler, S.; Ulbig, P.; Scholl, S.:
Einfluss der Temperatur- und Feuchtemessung auf die Herstellung von Atemalkoholkalibriergasen. Temperatur 2009: Fachtagung, PTB, Juni 2009. ISBN: 3-981002121-9-9 Online-Vorabdruck: Chemie Ingenieur Technik, (02.07.2010). onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cite.201000093/abstract