Deunyddiau Batri Lefel Uwch a’r Genhedlaeth Nesaf ac Ymchwil ar Berfformiad Celloedd trwy ASTUTE 2020+
Ar hyn o bryd, diwallir gofynion ynni’r byd yn bennaf trwy hylosgi tanwydd ffosil. Eisoes rydym ni’n tystio i’r effeithiau difrifol ar yr amgylchedd, patrymau’r hinsawdd, ac economi’r byd. Wrth i’r effeithiau hyn ddod i’r amlwg, mae’r buddsoddiadau mewn systemau ynni amgen yn cyflymu, yn arbennig o ran storio ynni electrogemegol ar gyfer amrywiol gymwysiadau, yn amrywio o ddyfeisiau cludadwy i gridiau. Mae storio ynni trydan yn effeithlon yn ofynnol ar gyfer dyfeisiau electronig symudol, ond hefyd ar gyfer cerbydau hybrid a thrydan y genhedlaeth nesaf (EV).
Yn fwy pwysig, mae angen systemau storio ynni effeithlon ar adnoddau ynni adnewyddadwy ysbeidiol fel y gwynt, yr haul a’r llanw, er mwyn cadw cydbwysedd rhwng cynhyrchu pŵer a’r galw amdano. Mae effeithlonrwydd technolegau batri a wireddwyd rai degawdau yn ôl yn awr yn cael lle blaenllaw mewn atebion storio ynni cynaliadwy i’r dyfodol. Yn sgîl allyriadau sero, ynni sbesiffig uchel, effeithlonrwydd uchel, cost-effeithiolrwydd, a’r gallu i’w hailgylchu, mae batrïoedd yn dechnoleg alluogol hanfodol werdd/lân, sy’n ymateb i’r pontio cynyddol at storio ynni.
I gyflawni penderfyniad y Deyrnas Unedig i wahardd cerbydau petrol a disel erbyn 2030, ac i gefnogi ffynonellau ynni ysbeidiol, mae angen technolegau batri ynni uchel, cynaliadwy a diogel, a hynny ar frys. Defnyddir batrïoedd lithiwm-ion (LIBs) yn bennaf yn bŵer ar gyfer cerbydau trydan, oherwydd eu dwysedd ynni uchel, ac maent yn cael eu cyflwyno’n raddol ar gyfer cymwysiadau storio grid (yn Gigaffatrïoedd Tesla, er enghraifft). Fodd bynnag, mae’r adnoddau sylfaenol ar gyfer LIBs (megis Co a Ni) yn cael eu disbyddu. Yn bwysicach fyth, mae diogelwch LIBs cyfredol annyfriol yn bryder mawr. Gyda hyn mewn golwg, mae ymchwil ddiweddar ar fatrïoedd wedi cyflymu i feysydd technolegau batrïoedd amgen, megis rhai sail Li megis Li-sylffwr, Li-Aer, batrïoedd Li cyflwr solet, a mathau eraill: sodiwm-ion, magnesiwm, a fflworid-ion.
Asesir perfformiad batrïoedd gan gyfres o fesuriadau allweddol megis capasiti, dwyseddau ynni grafimetrig neu gyfeintiol, cylchadwyedd, ac effeithlonrwydd. Defnyddir y nodweddion hyn i ddethol y batri cywir ar gyfer y cymhwysiad arfaethedig. Er enghraifft, gall batrïoedd asid-plwm gyflwyno cerrynt uchel mewn cyfnod byr (dwysedd pŵer uchel), ac felly fe’u defnyddir yn fatrïoedd cychwyn mewn moduron. Fodd bynnag, mae’r gymhareb pwysau ac ynni wael (ynni sbesiffig isel), cylch oes cyfyngedig, a’u natur docsig yn golygu eu bod yn anaddas ar gyfer cymwysiadau ynni uchel. Ar y llaw arall, mae LIBs yn arddangos dwysedd ynni uchel, lefel isel o hunan-ddadwefru, a chylch oes hir (cylchadwyedd), sy’n golygu eu bod yn ddelfrydol ar gyfer cymwysiadau cludadwy ac EV.
Defnyddir paramedrau pellach, megis foltedd cylched agored, capasiti celloedd, a gwrthiant i nodweddu galluoedd y celloedd cychwynnol, dilysu perfformiad celloedd, a mesur diraddiad eu perfformiad.
Bydd LIBs yn chwarae rhan bwysig yn nyfodol y diwydiant moduron yn y Deyrnas Unedig. Bydd y galw am gerbydau trydan â batri (BEV) yn sylweddol rhwng 2030 a 2035, wrth i Lywodraeth y Deyrnas Unedig atal gwerthiant ceir petrol a disl newydd yn raddol. Nid gweithgynhyrchu’r batrïoedd yn unig fydd yn bwysig, bydd angen hefyd am synwyryddion newydd fel rhai Canfod Golau a Chwmpas (LIDAR), erialau rheoli thermol, unedau cynwysedig, pecynnu, etc.
Sut gall ASTUTE 2020+ eich cefnogi chi?
Gall ASTUTE 2020+ gefnogi llu o fusnesau gweithgynhyrchu gyda’r galw cynyddol am ymchwil ar effeithlonrwydd ynni, dibynadwyedd, a chynaliadwyedd datrysiadau storio ynni a ffyrdd o arloesi i’r dyfodol. Gall ASTUTE 2020+ weithio gyda sectorau gweithgynhyrchu lluosog i werthuso systemau batri uwch a rhai’r genhedlaeth nesaf.
Mae modd gwirio a gwerthuso’r holl nodweddion electrogemegol y soniwyd amdanynt uchod o ran batrïoedd mewn cydweithrediad â thîm ASTUTE 2020+. Mae modd cynnal ymchwil ar fatrïoedd sylfaenol (un defnydd) ac eilaidd (ailwefradwy) o amgylch meysydd technegol ynni a deunyddiau, ynghylch deunydd, prosesau, effeithlonrwydd, cylch oes, cynaliadwyedd, diogelwch, ailgylchu batrïoedd etc. Gall y tîm gynnig cymorth gyda mwy na’r agweddau ynni a deunyddiau: mae modd i’r tîm ymchwilio hefyd i faterion pacio, synwyryddion, neu reolaeth thermol, fel rhan o drefniant ymchwil ar y cyd rhwng diwydiant ac academia.
Wrth greu CAPTURE (Dulliau Cylchol o Ddefnyddio a Chadw Ynni), canolfan ragoriaeth newydd ym Mhrifysgol Abertawe, mae gan gwmnïau gyfle cyffrous i sicrhau mynediad unigryw i gyfleusterau ymchwil, cyfarpar, ac arbenigedd academaidd o’r radd flaenaf ynghylch storio ynni trwy drefniant cydweithio ASTUTE 2020+. Mae CAPTURE yn cynyddu ymwybyddiaeth ac yn hybu datblygu sgiliau yn y sector ynni sy’n dod i’r amlwg, gan gwmpasu deunyddiau, prosesau gweithgynhyrchu, a rheoli ynni mewn fframwaith economi gylchol.
Galluoedd:
- Cylchydd batrïoedd
- Profwr batrïoedd sawl sianel, gyda sbectrosgopeg rhwystriant electrogemegol (EIS)
- Peiriant cydosod a dadosod graddfa labordy ar gyfer celloedd darnau arian CR2032
- Sbectromedr Raman
- Diffreithiant pelydr-X (XRD)
- Technegau dadansoddi ar y safle: diffreithiant pelydr-X (XRD) a sbectromedr Raman
- Llinell gynhyrchu batrïoedd: celloedd codog a chelloedd silindr (fformat AAA)
- Celloedd profi perfformiad batrïoedd: cell monitro gwasgedd; celloedd XRD/Raman ar y safle; cell tri electrod a chell darn arian wedi’i hollti, cell godog a chelloedd silindr.
- Sbectrometreg Màs Electrogemegol Differol (DEMS)
- Microsgôp digidol ar gyfer archwilio deunyddiau batri yn optegol
- Adweithyddion tanc troi parhaus gyda rheolaeth pH awtomatig
- Melin bêl blanedol
- Cotiwr ffrwtian metel
Cysylltwch â ni i drafod cyfleoedd i weithio gyda ni; bydd ein partneriaeth Prifysgolion Cymru yn hapus i roi cefnogaeth ar systemau batrïoedd, e-bostiwch info@astutewales.com
Ariannwyd rhaglen ASTUTE 2020+ yn rhannol gan Gronfa Datblygu Rhanbarthol Ewrop trwy Lywodraeth Cymru a’r Sefydliadau Addysg Uwch sy’n rhan ohoni.