Yr Her
Gan fod 73% o’r llygredd sy’n gysylltiedig â thrafnidiaeth yn deillio o beiriannau petrol a diesel, mae’r newid i gerbydau trydan yn allweddol er mwyn datgarboneiddio cludiant ar y ffordd a lliniaru un o’r prif elfennau sy’n cyfrannu at gynhesu ein hinsawdd.
Elfen graidd yn y newid hwn yw storio ynni a’r gallu i ddal a harneisio ynni rywbryd arall.
Hyd yn hyn, mae batrïau ïon lithiwm wedi’n galluogi i wneud y newid i gerbydau trydan a’r chwyldro ym maes electroneg gludadwy, ac mae nifer y cymwysiadau eraill yn parhau i dyfu, gan gynnwys systemau storio ynni preswyl “y tu ôl i’r mesurydd” a dod yn rhan o’r grid.
Mae’r amrywiaeth yn y cymwysiadau storio ynni yn gofyn am fatrïau a wneir at y diben i gyflawni set benodol o berfformiadau gan gynnwys dwysedd ynni a phŵer, amseroedd gwefru-dadwefru, cost, hyd bywyd a diogelwch.
Yr her yw datblygu dulliau newydd o ymchwilio i ddeunyddiau, cemegau a phrosesau gweithgynhyrchu a fydd yn gyrru’r dasg o gynhyrchu batrïau at ddibenion penodol mewn ffordd gynaliadwy.
Mae’r galw cynyddol am fatrïau sy’n amlbwrpas, yn wydn, yn gynaliadwy, yn ailgylchadwy ac sy’n perfformio’n uchel yn gosod heriau enfawr y mae modd eu datrys dim ond drwy uno ymdrechion amlddisgyblaethol peirianwyr a gwyddonwyr.
Mae’r Athro Serena Margadonna yn arwain canolfan CAPTURE (Canolfan Dulliau Cylchol o Ddefnyddio a Chadw Ynni), canolfan ragoriaeth newydd sy’n canolbwyntio’n unswydd ar weithgynhyrchu ac ailgylchu batrïau mewn ffordd gynaliadwy. Yn y Ganolfan, bydd yr holl gydrannau (y deunyddiau, y prosesau gweithgynhyrchu a’r rheolaeth o’r rhain) yn cael eu cysyniadoli, eu dylunio, eu modelu a’u datblygu o fewn fframwaith yr economi gylchol.
Ar hyn o bryd, mae CAPTURE yn cymryd rhan mewn prosiectau sy’n canolbwyntio ar dechnolegau storio ynni gwahanol (batrïau ac uwch-gynwysyddion sy’n seiliedig ar sodiwm a lithiwm) sy’n cael eu gwella ar hyn o bryd er mwyn eu defnyddio at ddibenion penodol megis yn y marchnadoedd modurol a phreswyl. Mae’r ganolfan yn canolbwyntio ar gynyddu cynhyrchiant wrth gyfyngu hefyd ar effaith amgylcheddol gweithgynhyrchu fel y gellir adfer ac ailddefnyddio deunyddiau gwerthfawr.
Enghraifft o’r dull hwn yw gwaith yr Athro Margadonna ar fatrïau ïon sodiwm, sef ail-ddylunio pensaernïaeth batrïau drwy ddefnyddio’r cysyniad “heb anodau”. Er mwyn gwneud hyn, tynnir y deunydd storio gweithredol ar yr ochr negyddol, a dim ond is-haen a ddefnyddir i osod metel sodiwm yn ystod y gwefru ac yna ei thynnu oddi yno yn ystod y dadwefru.
O ganlyniad i’r dechnoleg hon, mae gan y batrïau ddwysedd pŵer ac ynni uchel, cynnydd o ran hyd bywyd ac amseroedd gwefru-dadwefru y gellir g eu tiwnio. Bydd y dechnoleg hefyd yn symleiddio’r broses weithgynhyrchu ac yn lleihau i raddau helaeth iawn y deunyddiau a’r adnoddau sydd eu hangen.
O ganlyniad i’r cysyniad ‘ïon sodiwm heb anodau’, mae’r Athro Margadonna a’i thîm wedi dangos bod peiriannu pensaernïaeth batri yn chwarae rôl allweddol wrth ymestyn ystod y cymwysiadau posibl. Cam sylfaenol yw hwn tuag at gydymffurfio â lleihau allyriadau a thargedau ym maes trydaneiddio trafnidiaeth a chludiant.
Ar hyn o bryd mae’r Athro Margadonna yn gweithio ar y cyd ag ENSERV POWER i ehangu’r cysyniad er mwyn ei fasnachu, a hynny gyda’r bwriad o chwyldroi’r graddau y bydd y farchnad breswyl yn mabwysiadu systemau storio ynni cynaliadwy.
Mae CAPTURE ac ENSERV POWER wedi bod yn gweithio’n agos i greu rhaglen Ymchwil a Datblygu o’r enw ReCharge+. Yn y rhaglen hon, mae ffrydiau gwaith yn canolbwyntio ar weithgynhyrchu uwch-gynwysyddion, batrïau ïon sodiwm, electrolytau cyflwr solid a batrïau lithiwm sylffwr.
