Name: measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable downtoten sampling system
Uploaded: 2020-05-22T15:00:00
Duration: 8 min 59 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System at JoVE.com

Dit werk wordt uitgevoerd in het kader van het H2020-project DownToTen. Dit project heeft financiering ontvangen uit het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie in het kader van subsidieovereenkomst nr.

<ol>
	<li>Dunne, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=GRPE+Particulate+Measurement+Programme+(PMP).">GRPE Particulate Measurement Programme (PMP).</a> 7th ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles. , (2003).</li><li>Sydbom, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Health+effects+of+diesel+exhaust+emissions.">Health effects of diesel exhaust emissions.</a> European Respiratory Journal. 17 (4), 733-746 (2001).</li><li>Vehicle Regulations - Transport. UNECE Available from: <a target="_blank" href="https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html">https://www.unece.org/trans/main/welcwp29.html</a> (2020)</li><li>Andersson, J., Wedekind, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> DETR / SMMT / CONCAWE Particulate Research Programme 1998-2001 SUMMARY REPORT. , (2001).</li><li>Samaras, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Publication+data+form+1.+Framework+Programme+European+Commission-DG+TrEn.">Publication data form 1. Framework Programme European Commission-DG TrEn.</a> 5 th Framework Programme Competitive and Sustainable Growth Sustainable Mobility and Intermodality 2. Contract No. , (2005).</li><li>R&#246;nkk&#246;, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+gaseous+sulphuric+acid+on+diesel+exhaust+nanoparticle+formation+and+characteristics.">Effects of gaseous sulphuric acid on diesel exhaust nanoparticle formation and characteristics.</a> Environmental Science and Technology. 47 (20), 11882-11889 (2013).</li><li>Liati, A., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+particulate+matter+deposited+in+diesel+particulate+filters:+Visual+and+analytical+approach+in+macro-,+micro-+and+nano-scales.">Characterization of particulate matter deposited in diesel particulate filters: Visual and analytical approach in macro-, micro- and nano-scales.</a> Combustion and Flame. 157 (9), 1658-1670 (2010).</li><li>Liati, A., Schreiber, D., Arroyo Rojas Dasilva, Y., Dimopoulos Eggenschwiler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafine+particle+emissions+from+modern+Gasoline+and+Diesel+vehicles:+An+electron+microscopic+perspective.">Ultrafine particle emissions from modern Gasoline and Diesel vehicles: An electron microscopic perspective.</a> Environmental Pollution. 239, 661-669 (2018).</li><li>Kittelson, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+Measurements+of+Nanoparticle+Emissions+from+Engines.">Recent Measurements of Nanoparticle Emissions from Engines.</a> Current Research on Diesel Exhaust Particles Japan Association of Aerosol Science and Technology. , 5 (2001).</li><li>Bruno, T. J., Ott, L. S., Smith, B. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Composition-Explicit+Distillation+Curves+of+Waste+Lubricant+Oils+and+Resourced+Crude+Oil:+A+Diagnostic+for+Re-Refining+and+Evaluation.">Composition-Explicit Distillation Curves of Waste Lubricant Oils and Resourced Crude Oil: A Diagnostic for Re-Refining and Evaluation.</a> American Journal of Environmental Sciences. 6 (6), 523-534 (2010).</li><li>Giechaskiel, B., Vanhanen, J., V&#228;kev&#228;, M., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+of+vehicle+exhaust+sub-23+nm+particle+emissions.">Investigation of vehicle exhaust sub-23 nm particle emissions.</a> Aerosol Science and Technology. 51 (5), 626-641 (2017).</li><li>. Call: H2020-GV-2016-2017: DownToTen. 48th PMP Update Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf">https://wiki.unece.org/download/attachments/73924923/PMP-48-10/DTT_Update_Nov_2018.pdf</a> (2018)</li><li>. PMP 50th Session - Transport - Vehicle Regulations - UNECE Wiki Available from: <a target="_blank" href="https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session">https://wiki.unece.org/display/trans/PMP+50th+Session</a> (2019)</li><li>PEMS accuracies under harsh environmental conditions. 23rd Transport and Air Pollution Conference, Thessaloniki 2019 Available from: <a target="_blank" href="https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip">https://www.tapconference.org/assets/files/previous-confereces/proceedings/2019_Proceedings.zip</a> (2019)</li><li>Karjalainen, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+characterization+of+primary+particle+emissions+and+secondary+particle+formation+from+a+modern+gasoline+passenger+car.">Time-resolved characterization of primary particle emissions and secondary particle formation from a modern gasoline passenger car.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 16 (13), 8559-8570 (2016).</li><li>Mikkanen, P., Moisio, M., Keskinen, J., Ristim&#228;ki, J., Marjam&#228;ki, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sampling+method+for+particle+measurements+of+vehicle+exhaust.">Sampling method for particle measurements of vehicle exhaust.</a> SAE Mobilus. , 219 (2001).</li><li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+motor+vehicle+particulate+emissions+sampling+and+measurement:+From+smoke+and+filter+mass+to+particle+number.">Review of motor vehicle particulate emissions sampling and measurement: From smoke and filter mass to particle number.</a> Journal of Aerosol Science. 67, 48-86 (2014).</li><li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1154. Official Journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1154/oj</a> (2017)</li><li>Mamakos, A., Khalek, I., Giannelli, R., Spears, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+combustion+aerosol+produced+by+a+mini-CAST+and+treated+in+a+catalytic+stripper.">Characterization of combustion aerosol produced by a mini-CAST and treated in a catalytic stripper.</a> Aerosol Science and Technology. 47 (8), 927-936 (2013).</li><li>Jing, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standard+Combustion+Aerosol+Generator+(SCAG)+for+Calibration+Purposes.">Standard Combustion Aerosol Generator (SCAG) for Calibration Purposes.</a> Atmospheric Environment. 27 (8), 1271-1275 (1999).</li><li>Moore, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mapping+the+operation+of+the+miniature+combustion+aerosol+standard+(Mini-CAST)+soot+generator.">Mapping the operation of the miniature combustion aerosol standard (Mini-CAST) soot generator.</a> Aerosol Science and Technology. 48 (5), 467-479 (2014).</li><li>Giechaskiel, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+portable+emissions+measurement+systems+(PEMS)+for+the+real-driving+emissions+(RDE)+regulation+in+Europe.">Implementation of portable emissions measurement systems (PEMS) for the real-driving emissions (RDE) regulation in Europe.</a> Journal of Visualized Experiments. (118), e54753 (2016).</li><li>EC Commission Regulation (EU) 2017/1151. Official Journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj">https://eur-lex.europa.eu/eli/reg/2017/1151/oj</a> (2017)</li><li>EC REGULATION (EC) No 715/2007 OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007R0715</a> (2007)</li><li>EC DIRECTIVE 2007/46/EC OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL. Official journal of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/ALL/?uri=CELEX:32007L0046</a> (2007)</li><li>EC Commission Regulation 2790/99. Official Journal of the European Communities Available from: <a target="_blank" href="https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790">https://eur-lex.europa.eu/Legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:3A31999R2790</a> (1999)</li><li>Hinds, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Aerosol technology: properties, behavior, and measurement of airborne particles. , (2012).</li><li>Badshah, H., Kittelson, D., Northrop, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Emissions+from+Light-Duty+Vehicles+during+Cold-Cold+Start.">Particle Emissions from Light-Duty Vehicles during Cold-Cold Start.</a> SAE International Journal of Engines. 9 (3), 1775-1785 (2016).</li><li>First results of vehicle technology effects on sub-23nm exhaust particle number emissions using the DownTo10 sampling and measurement system. 22nd ETH-Conference on Combustion Generated Nanoparticles Available from: <a target="_blank" href="https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf">https://www.nanoparticles.ch/archive/2018_Andersson_PR.pdf</a> (2018)</li><li>Giechaskiel, B., Manfredi, U., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Engine+exhaust+solid+sub-23+nm+particles:+I.+Literature+survey.">Engine exhaust solid sub-23 nm particles: I. Literature survey.</a> SAE International Journal of Fuels and Lubricants. 7 (2834), 950-964 (2014).</li><li>Including cold-start emissions in the Real-Driving Emissions (RDE) test procedure. Publications Office of the European Union Available from: <a target="_blank" href="https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396">https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/66874f0c-fd85-11e6-8a35-01aa75ed71a1/language-en/format-PDF/source-120155396</a> (2017)</li><li>Mathissen, M., Scheer, V., Vogt, R., Benter, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Investigation+on+the+potential+generation+of+ultrafine+particles+from+the+tire-road+interface.">Investigation on the potential generation of ultrafine particles from the tire-road interface.</a> Atmospheric Environment. 45 (34), 6172-6179 (2011).</li><li>Grigoratos, T., Martini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Brake+wear+particle+emissions:+a+review.">Brake wear particle emissions: a review.</a> Environmental Science and Pollution Research. 22 (4), 2491-2504 (2015).</li></ol>

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dit werk presenteert het DTT-bemonsteringssysteem en de toepassing ervan als een draagbaar emissiemeetsysteem. Het systeem is ontworpen en gebouwd in het kader van het EU Horizon 2020-project DTT om emissiemetingen van deeltjesaantalen mogelijk te maken onder de huidige grenswaarde van 23 nm. De veelzijdigheid van het systeem maakt de beoordeling van de gereguleerde emissies van vaste deeltjes, alsmede de totale deeltjesemissies en studies over secundaire aerosolen mogelijk. Om meetresultaten nauwkeurig te kunnen interpreteren, is een kalibratieprocedure nodig met het DTT-systeem. Dit is om de relatieve deeltjespenetratie voor verschillende deeltjesgroottes te evalueren, om een correctiefactor te kunnen berekenen die de deeltjesverliezen verklaart. Het is van cruciaal belang om voldoende opwarmtijd te bieden voor het bemonsteringssysteem zelf en de rest van de experimentele opstelling om het thermische evenwicht te bereiken en nauwkeurige kalibratiemeetresultaten te bereiken.
De toepassing van het DTT-systeem voor de meting van de emissies van vaste deeltjes met een lagere deeltjesgrootte van 23 nm (huidige regulatie) en 10 nm (experimenteel) wordt beschreven. Om de deeltjesaantale emissies van een voertuig te kunnen beoordelen, is het noodzakelijk om de concentratie van het deeltjesaantal en de uitlaatmassastroom te bepalen. Het DTT-systeem dekt de meting van de deeltjesaantalconcentratie. De uitlaatmassastroom wordt gemeten met behulp van een uitlaatstroommeter (EFM). Het is van cruciaal belang om de EFM te installeren volgens de instructies van de fabrikant. Foutieve metingen van de uitlaatstroom beïnvloeden rechtstreeks de afgeleide emissiesnelheden. Bij het verwerken van de gemeten gegevens is het belangrijk om een nauwkeurige tijdslijning van de deeltjesconcentratiegegevens en de uitlaatstroomgegevens uit te voeren. Dit is nodig omdat de emissiesnelheid de uitlaatstroomsnelheid is vermenigvuldigd met de concentratie van het deeltjesaantal. Als de twee signalen niet correct zijn uitgelijnd, kunnen de emissies over de hele schijf aanzienlijk afwijken van de werkelijke emissies.
Het DTT-systeem is geen commercieel apparaat, maar een veelzijdig onderzoeksinstrument. Het wordt gebruikt om niet-gereguleerde voertuigemissies te onderzoeken in tegenstelling tot het uitvoeren van certificeringsmetingen die de naleving van de huidige regelgeving valideren. De hoge veelzijdigheid komt ten koste van een hoger energie- en verdunningsluchtverbruik. Bij gebruik van het systeem voor mobiele metingen moet rekening worden gehouden met het gewicht dat aan het voertuig wordt toegevoegd als gevolg van de batterij (30 kg) en de gasfles (20 kg) om het energieverbruik en het luchtverbruik van het systeem te dekken. Het totale gewicht dat aan de auto wordt toegevoegd bij het meten van de PN-emissies met het DTT-systeem is ongeveer 80 kg, wat vergelijkbaar is met een andere persoon die in het voertuig wordt vervoerd. Het extra gewicht kan leiden tot iets hogere emissies, vooral als de aandrijving veel acceleratie en/of heuvels bevat.
Het DTT-systeem kan worden gebruikt om de niet-gereglementeerde <23 nm-uitstoot van deeltjesaantallen te onderzoeken. Zowel vaste als totale deeltjesaantale emissies kunnen worden gemeten. Bovendien kan het een nuttig hulpmiddel zijn om het complexe gebied van secundaire aerosolvorming te bestuderen. Een andere mogelijke toepassing van het systeem is het meten van remslijtdeeltjes in de auto. Een aanzienlijk deel van de deeltjes die vrijkomen tijdens het remmen kan kleiner zijn dan 30 nm34. Met een d50 van ongeveer 11 nm is het DTT-systeem geschikt voor het bestuderen van deze emissies. Hoewel bekend is dat niet-uitlaatemissies bijna evenveel bijdragen aan de verkeersgerelateerde PM10-emissies 35,zijn de emissies van niet-uitlaatgassen nog steeds niet gereguleerd. Dit is te wijten aan het complexe en zelden reproduceerbare proces van deeltjesproductie, waardoor het zeer moeilijk is om regelgevende maatregelen te nemen. Bovendien is de chemische samenstelling en de bijbehorende toxiciteit van organische remslijtagedeeltjes nog op grote schaal onbekend35.
Het DTT-systeem is een nuttig hulpmiddel om ons begrip van zowel uitlaat- als niet-uitlaatgasgerelateerde deeltjesemissies te verbeteren.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>2x Condensation Particle Counter 4 nm</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3775</td>
			<td>Particle counter with a cut point of 4 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>5x Mass Flow Controllers (MFC)</td>
			<td>V&#246;gtlin</td>
			<td></td>
			<td>Mass flow controllers for controlling the miniCast gas flows</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AVL M.O.V.E. EFM Exhaust Flow Meter</td>
			<td>AVL</td>
			<td></td>
			<td>Device for the measurement of the exhaust flow rate of vehicles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Catalytic Stripper</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Device for the removal of volatile compounds in an aerosol by oxidation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compressed Air</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Oxidation and dilution air supply for miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter 10 nm</td>
			<td>AVL</td>
			<td></td>
			<td>Particle counter with a cut point of 10 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Condensation Particle Counter 23 nm</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3790A</td>
			<td>Particle counter with a cut point of 23 nm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Differential Mobility Analyzer</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3085</td>
			<td>Part of the electrostatic classifier where the particle are separeted by mobility.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dilution Bridge</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Needle valve in parallel to HEPA filters. Used to adjust particle concentrations for calibration purposes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DownToTen Sampling System</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Custom made sampling system for the assessment of automotive sub-23 nm particle emissions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electrostatic Classifier</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3082</td>
			<td>Device for the classifaction of arosol particles by electrical mobility diameter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hand held Mass Flow Meter (MFM)</td>
			<td>V&#246;gtlin</td>
			<td></td>
			<td>Device for measuring the inlet flow of measurement instruments</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>miniCast Soot Generator</td>
			<td>Jing Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Combastion aerosol standard, soot generator</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mobile Battery LPS 1500</td>
			<td>Clayton Power</td>
			<td></td>
			<td>Battery for power supply of the DTT measurement system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen Gas Bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Nitrogen for Mixing gas and quench gas supply of miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propane Gas Bottle</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Fuel for miniCast</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft X-Ray Neutralizer</td>
			<td>TSI</td>
			<td>3088</td>
			<td>Device for the establishmentof the equillibrium charge distribution of aerosol particles</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Synthetic Air Bottle 10 L</td>
			<td></td>
			<td></td>
			<td>Gas Bottle for the dilution air supply</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measuring sub-23 nanometer real driving particle number emissions using the portable downtoten sampling system

De huidige deeltjesgroottedrempel van de Europese emissienormen (PN) is 23 nm. Deze drempel kan veranderen omdat toekomstige technologie voor verbrandingsmotoren grote hoeveelheden sub-23 nm-deeltjes kunnen uitstoten. Het door Horizon 2020 gefinancierde project DownToTen (DTT) ontwikkelde een bemonsterings- en meetmethode om deeltjesemissies te karakteriseren in dit momenteel niet-gereglementeerde groottebereik. Een PN-meetsysteem werd ontwikkeld op basis van een uitgebreide evaluatie van de literatuur- en laboratoriumexperimenten die een verscheidenheid aan PN-meet- en bemonsteringsbenaderingen testen. Het ontwikkelde meetsysteem wordt gekenmerkt door een hoge deeltjespenetratie en veelzijdigheid, waardoor primaire deeltjes, vertraagde primaire deeltjes en secundaire aerosolen kunnen worden beoordeeld, uitgaande van een paar nanometer in diameter. Deze paper geeft instructies over het installeren en bedienen van dit Portable Emission Measurement System (PEMS) voor Real Drive Emissions (RDE) metingen en beoordeelt de uitstoot van deeltjesaantallen onder de huidige wettelijke limiet van 23 nm.

Kalibratiegegevens (deeltjespenetratie)::
Figuur 11 toont een voorbeeldig plot van de relatieve deeltjespenetratie van het DTT-systeem als functie van de deeltjesmobiliteitsdiameter. De overeenkomstige gegevens zijn gemeten en geëvalueerd zoals beschreven in instructiesectie 1. Uit het waarnemingspunt blijkt dat de afwijkingen tussen twee meetpunten met dezelfde mobiliteitsdiameter minder dan 5% bedroegen. Afwijkingen groter dan 10% duiden op instabiliteiten in de experimentele opstelling. In dit geval moest de kalibratie worden herhaald met verhoogde opwarmstabilisatietijden. Zowel de opwarmtijd (meestal 30 min) als de stabilisatietijd (meestal 30 s) namen toe met een factor 1,5.
De deeltjes die door het DTT-systeem gingen verloren als gevolg van diffusie en thermoforese. Thermoforensieve verliezen werden veroorzaakt door een temperatuurgradiënt die deeltjes naar de wanden van het bemonsteringssysteem trok. Dit is een deeltjesgrootte onafhankelijk effect29; diffusie is daarentegen sterk afhankelijk van de deeltjesgrootte. Een concentratiegradiënt veroorzaakte een netto deeltjesflux naar de muren waar deeltjes verloren gingen. De diffusiviteit die met lagere deeltjesgrootte toeneemt maakte dit het dominante verliesmechanisme voor deeltjes ≤10 nm. De lijnen in figuur 11 die thermoforentisch, diffusie en totale verliezen aangeven, tonen de respectieve deeltjesgrootteafhankelijkheden aan. Voor de diffusional verliezen werd deze functie gebruikt om de geschatte afhankelijkheid van de deeltjesgrootte te illustreren:
<img alt="Equation 11" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ11.jpg">
De penetratie P is afhankelijk van een fit parameter a en de diffusiecoëfficiënt D:
<img alt="Equation 12" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ12.jpg">
De diffusiecoëfficiënt is afhankelijk van de Boltzmann constante k, de absolute temperatuur T, de viscositeit η, de deeltjesdiameter dp, en de Cunningham-slipcorrectiefactor Cc, wat een functie is van het gemiddelde vrije pad en de deeltjesdiameter29.
De in figuur 11 geïllustreerde gegevens resulteerden in de volgende gemiddelde deeltjespenetratie-efficiëntie P:mean
<img alt="Equation 13" src="/files/ftp_upload/61287/61287equ13.jpg">
De deeltjesgrootte waar de penetratie-efficiëntie bedraagt 50% wordt aangeduid als d50. D50 beschrijft de penetratiesnekististist van een systeem. Voor het DTT-systeem was de d50 11 nm. De d50 is te zien in figuur 11.
<img alt="Figure 11" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig11.jpg"> Figuur 11: Deeltjespenetratie als functie van deeltjesmobiliteitsdiameter. In het blauw gemarkeerde punten zijn meetresultaten. De gestippelde lijnen in oranje en groen geven de verliezen in verband met respectievelijk thermoforese en diffusie. De rode lijn vertegenwoordigt de totale verliezen als de som van diffusional en thermophoretische verliezen. De puntselde paarse lijn toont de gemiddelde deeltjespenetratie Pmean zoals berekend in de kalibratie meetinstructie sectie 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig11large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>
Vastdeeltjesgetal:
Figuur 12 toont het emissiepercentage van het deeltjesgetal in de loop van de tijd gedurende de eerste tien minuten van een RDE-meetstation. De gegevens van de DTT PEMS met behulp van een 10 nm en een 23 nm CPC worden getoond samen met gegevens van een commercieel beschikbaar 23 nm snijpuntensysteem. De deeltjesemissiepercentages werden berekend op basis van de respectieve deeltjesconcentraties vermenigvuldigd met de uitlaatstroom zoals hierboven beschreven in de instructiesectie 4 van de gegevensanalyse. Het referentie-instrument (AVL MOVE) baseerde zich op een diffusielader voor de concentratiemeting van het deeltjesaantal. Ondanks de verschillende sensorprincipes waren de met de DTT PEMS gemeten gegevens over het algemeen zeer in overeenstemming met de gegevens gemeten door de commercieel beschikbare PEMS. Scherpe naar beneden wijzen pieken in alle drie de signalen opgetreden omdat de deeltjes meting apparaten kunnen nul deeltjesconcentraties tijdelijk melden en nullen niet kunnen worden weergegeven in logaritmische percelen. De deeltjesemissies gemeten met de 10 nm CPC lagen zeer dicht bij de emissies gemeten met de 23 nm CPC voor het grootste deel van de in figuur 12vermelde periode . Echter, direct aan het begin tussen 10 s en 25 s was er een optreden van significante <23 nm deeltjesemissie. Het DTT 10 nm signaal was aanzienlijk hoger dan het 23 nm signaal van het DTT-systeem en de AVL MOVE. In dit geval bedroeg >50% van het totale aantal uitgestoten deeltjes tussen 10 nm en 23 nm. Koude start dynamische processen in niet-thermisch evenwicht kan leiden tot deeltjesgrootte verdelingen te verschillen van de emissies van een warm voertuig30. De bespreking van deze complexe processen valt buiten het bereik van dit werk. Meer informatie over dit onderwerp is te vinden in de literatuur31,32,33.
<img alt="Figure 12" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61287/61287fig12.jpg"> Figuur 12: Het bovenste deel van de figuur toont het emissiepercentage van het deeltjesaantal in de loop van de tijd voor de eerste 10 minuten van een RDE-meetstation. Gegevens gemeten met de DTT PEMS met 10 nm en 23 nm CPC en een commercieel beschikbaar 23 nm snijpuntsysteem (AVL MOVE) worden als referentie gebruikt. Het onderste deel van de figuur toont de snelheid van het voertuig. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61287/61287fig12large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van dit cijfer te bekijken.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System at JoVE.com

Measuring Sub-23 Nanometer Real Driving Particle Number Emissions Using the Portable DownToTen Sampling System

Hier wordt het DownToTen (DTT) draagbare emissiemeetsysteem gepresenteerd om de werkelijke uitstoot van deeltjes van sub-23 nm te beoordelen.

Het meten van sub-23 nanometer real driving particle number emissies met behulp van de Portable DownToTen Sampling System

The current particle size threshold of the European Particle Number (PN) emission standards is 23 nm. This threshold could change because future ...

Dit protocol kan worden gebruikt om een mobiele meting van momenteel niet-gereguleerde deeltjesemissies van sub-23 nanometer te verkrijgen met behulp van een systeem dat is ontworpen en gebouwd in het Horizon 2020-project DownToTen. Lage deeltjesverliezen in het Sub-23 Nanometer Regime of Interest en de hoge mate van veelzijdigheid binnen het systeem maakten een beoordeling van de verschillende eigenschappen van de uitgestoten deeltjes mogelijk. Deze uitzondering op de uitlaatemissies, Deze methode zou ideaal zijn voor het onderzoek van de volatiliteit en vorming mechanismen van nano-sized deeltjes Begin door het selecteren van een uitlaatstroom meter met een meetbereik overeenkomen met de verwachte uitlaatstroom bereik van het voertuig te meten.Plaats de uitlaatstroommeter controle-box in de kofferbak van het voertuig en installeer de uitlaatstroom meter aan de buitenkant van de auto. Volgens de specificaties van de fabrikant zorgen ervoor dat de afstand stroomopwaarts en stroomafwaarts van de meter voldoet aan de federale regelgeving. Controleer of de aansluitingen van de uitlaatmeter naar de uitlaatpijp van het voertuig bestand zijn tegen de uitlaatgastemperaturen.Wanneer de uitlaatstroommeter is geïnstalleerd, gebruikt u verbindingspijpen en pijpklemmen om de uitlaat aan te sluiten op de eerste pijp, waardoor de pijpklemmen aan het einde worden aangedraaid om de uitlijning van de leidingen tijdens de montage te vergemakkelijken. Wanneer er een aansluiting van de uitlaat naar de uitlaatstroommeter is, plaats dan de uitlaatstroommeterregeling en de montagebeugel met de uitlaatstroommeter in de kofferbak om ervoor te zorgen dat er niets uitglijdt tijdens de meetreis en controleer of alle leidingen strak zijn en dat er niets loskomt tijdens de meetreis. Na een opwarmtijd van maximaal 15 minuten, afhankelijk van de omgevingstemperatuur, is de uitlaatmassastroommeter klaar om metingen te verrichten.Om het DownToTen meetsysteem te installeren, plaats de synthetische luchtfles in de kofferbak en bevestig de fles op zijn plaats met riemen. Plaats de batterij in de kofferbak van het voertuig en sluit de ac-ingangskabel aan, bevestig de batterij en sluit de wisselstroomkabel aan op een lokale stroombron. Bevestig de vacuümpompen voor het bemonsteringssysteem en de condensatiedeeltjestellers in de kofferbak van het voertuig en sluit de pompen aan op de batterij.Vervolgens sluit het DownToTen-systeem in de kofferbak van het voertuig en bevestigt het om het te positioneren met riemen sluit het systeem aan op het mobiele accupakket en sluit de twee inlaatmassastroomregelaars van het DownToTen-systeem aan op een stationaire luchttoevoer onder druk. sluit de twee uitlaatmassastroomregelaars van het DownToTen-systeem aan op de vacuümpomp en gebruik de juiste slang om de uitlaat van de pomp buiten het voertuig te besturen. Gebruik een USB-kabel om het DownToTen-systeem aan te sluiten op de meetlaptop en sluit de inlaat van het systeem aan op het bemonsteringspunt, stroomafwaarts van de uitlaatstroommeter.Sluit de systeemstroominlaat aan op de batterij en sluit de condensatiedeeltjesteller inhammen aan op het accupakket. Sluit de condensatiedeeltjestellers aan op de respectievelijke externe vacuümpomp en gebruik de juiste buizen om de uitlaat van de condensatiedeeltjesteller en alle externe pomp buiten het voertuig aan te drijven. Gebruik vervolgens een USB-kabel om de condensatiedeeltjestellers aan te sluiten op de meetlaptop Om het meetsysteem te verwarmen en op te starten, schakelt u de condensatiedeeltjestellers en hun externe vacuümtoevoer in.En open de Condensatie Particle Counter Software. Stel de communicatie met de condensatiedeeltjestellers vast en sluit de naaldkleppen van de massastroomregelaars. Druk vervolgens op de rode schakelaar van de dokpomp van downtoten sampling systeem om het systeem in te schakelen en de labweergave DownToTen Application te openen.De communicatie met het systeem wordt automatisch gestart en de grafische gebruikersinterface geeft de stroom in en uit in de verdunningsfase één en twee weer. Voer de massastroom in die door de aangesloten meetinstrumenten wordt getrokken in standaardliters per minuut en open de naaldkleppen langzaam totdat beide stromen uit bereiken 10 plus of min 0,5 standaard liters per minuut Pas de AdFlow van beide verdunningsstadia aan, zodat de stroomsnelheid in de Katalytische Stripper gelijk is aan één plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monsterinlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk is aan één plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monsterinlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk aan een plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monsterinlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk is aan een plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monsterinlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk is aan een plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monsterinlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk aan een plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monsterinlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk aan een plus of min 0,1 liter per minuut door de Katalytische Stripper en een monster inlaatstroom van Catalytic Stripper monsterstroom gelijk aan een plus of of min 0,1 liter per minuut. Stel onder het tabblad kachel de verwarmingstemperaturen van de verdunningsluchttoevoer in.De First Giet stoop Diluter en de katalytische stripper tot 350 graden Celsius. Het systeem zal beginnen op te warmen. Wacht dan tot de gastemperatuur stroomafwaarts verdunning fase een, bereikt 290 graden Celsius voordat u begint met de meetaandrijving.Om de gegevens te loggen, op het meetapparaat aangesloten op het DownToTen Sampling System, snel start Data Logging'om te beginnen met het registreren van de gegevens van het bemonsteringssysteem. En selecteer een pad en een bestandsnaam in het pop-upvenster. Het logboekbestandspad wordt weergegeven en het groen licht geeft aan dat de gegevens worden opgeslagen.Gebruik vervolgens de juiste software om de deeltjesconcentratiegegevens, van de condensatiedeeltjesteller te registreren en de uitlaatstroom met de uitlaatstroommeter te registreren. Als u de gegevens tijdens het rijden wilt registreren, koppelt u de oplaadkabel van de batterij los voordat u de batterij oplaadkabel loskoppelt en schakelt u over van de stationaire luchttoevoer onder druk naar de gasfles. Rijd vervolgens de geselecteerde route.Na het rijden drukt u op Log IN om te stoppen met het opnemen van de gegevens en de instrumenten uit te schakelen. Laad vervolgens de batterij op om zich voor te bereiden op de volgende schijf Hier wordt een voorbeeldige plot van de relatieve deeltjespenetratie van het DownToTen-systeem weergegeven als functie van De Deeltjesmobiliteitsdiameter. De thermoforisch, diffusie en total loss gegevens werden uitgezet om de respectieve deeltjesgrootte afhankelijkheden te bepalen.In deze analyse, de diffusiviteit stijgen met de lagere deeltjesgrootte maakte dit de dominante verlies mechanisme voor deeltjes minder dan of gelijk aan 10 nanometer. De totale penetratie-efficiëntie is ook vertegenwoordigd, waardoor de bepaling van de deeltjesgrootte waarbij de penetratie-efficiëntie bedraagt 50%Hier, het aantal deeltjes emissie in de tijd voor de eerste 10 minuten van een echte drive emissie meting drive wordt getoond. Scherpe naar beneden gerichte pieken in alle drie de signalen opgetreden omdat de deeltjes meting apparaten kunnen nul deeltjesconcentraties tijdelijk melden en nullen kunnen niet worden weergegeven in logaritmische percelen.De deeltjesemissies gemeten met de 10 nanometer condensatie deeltjesteller waren zeer dicht bij de emissies gemeten met de 23 nanometer condensatie deeltjes teller voor het grootste deel van de meetperiode. Echter, tussen 10 en 25 seconden, was er een optreden van significante minder dan 23 nanometer deeltjesemissie. Zoals in deze analyse, meer dan 50% van het totale aantal deeltjes uitgestoten, waren tussen de 10 en 23 nanometer.Bij het proberen van deze procedure is het belangrijk om te onthouden om de uitlaatmeter goed in te voegen en voldoende opwarmtijd voor het bemonsteringssysteem te bieden. De veelzijdigheid en lage verliezen van het DownToTen systeem maakt het een ideaal hulpmiddel voor het onderzoek van niet-gereguleerde deeltjesemissies zoals en totale uitlaatdeeltjes. Dit systeem en deze methode werden gebruikt in het Horizon 2020 Project DownToTen om de uitstoot van deel-23 nanometerdeeltjes van een verscheidenheid aan voertuigen te beoordelen om een wetenschappelijke basis te bieden voor toekomstige emissievoorschriften.

Research

JoVE Journal

Engineering

Echo Particle Image Velocimetry

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Karakterisering van Nanocrystal Size Distribution met Raman spectroscopie met een Multi-deeltje Phonon opsluiting Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

Ontwikkeling van een experimentele opstelling voor het meten van de Coëfficiënt van Restitutie onder vacuüm

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Characterizing Far-infrared Laser Emissions and the Measurement of Their Frequencies

Karakteriseren van Ver-infrarood laser emissies en het meten van hun frequenties

The generation and subsequent measurement of far-infrared radiation has found numerous applications in high-resolution spectroscopy, radio astronomy, and ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

Ontwerp en gebruik van een Full Flow Sampling System (FFS) voor de kwantificering van methaan emissies

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Sub-nanometer Resolution Imaging with Amplitude-modulation Atomic Force Microscopy in Liquid

Sub-nanometer Resolution Imaging met amplitude-modulatie Atomic Force Microscopy in Liquid

Atomic force microscopy (AFM) has become a well-established technique for nanoscale imaging of samples in air and in liquid. Recent studies have shown ...

Cooling an Optically Trapped Ultracold Fermi Gas by Periodical Driving

Koelen van een Optisch Trapped ultrakoude Fermi Gas door Periodiek Driving

We present a cooling method for a cold Fermi gas by parametrically driving atomic motions in a crossed-beam optical dipole trap (ODT). Our method employs ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

Gestandaardiseerde methode voor het meten verzamelefficiëntie van Veeg bemonsterde Trace explosieven

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Gelijktijdige meting van turbulentie en Particle Kinematics met behulp van stroom beeldvormende technieken

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

Meting van de dynamische kracht gehandeld op Water Strider been omhoog springen door de PVDF Film Sensor

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...