Designing and developing X-ray diffraction cell for pressure and temperature controlled absorption studies of greenhouse gases.

Abstract

Smektitt er en type leire som på grunn av sin svakt negative lag-ladning og ladningskompenserende kation, har evnen til å adsorbere karbondioksid. Leiren har stor adsorbsjonskapasitet og finnes rikelig mengder i takbergarter noe som gjør den ideel for karbonfangst og lagring i tomme oljereservoar. Adsorbasjon av karbondioksid i smektitt er avhengig av temperatur, trykk, fuktighet og mellomlags kation og kan undersøkes med røntgendiffraksjon. For å gjennom føre røntgendiffraksjons forsøk på hjemmelaboratoriet må et eksperimentelt oppsett utformes. Oppsettet gir in-situ kontroll over både trykk og temperatur til leireprøven. Det eksperimentelle oppsettet presentert her kan gjøre in-situ røntgendiffraksjons målinger med temperatur kontroll mellom 253 og 400 Kelvin, og trykkontroll mellom 0 og i det minste 40 bar.

Smectite is a type of clay mineral which, due to its slight negative layer charge and charge compensating interlayer cations, has the ability to adsorb carbon dioxide. It has a large adsorption capability and is abundant in caprock which makes it ideal for Carbon Capture Storage in empty gas and oil fields. CO2 adsorption in smectite is dependent on interlayer cation, pressure, humidity and temperature and can be measured with X-ray diffraction. In order to preform such X-ray diffraction measurements at a X-ray home station an experimental setup had to be designed and created. Giving in-situ control of temperature and pressure on the clay sample. The experimental setup presented has the ability of preforming in-situ X-ray diffraction measurements on clay powder with temperature control between 253 and 400 Kelvin and pressure control between 0 and at least 40 bars.