Dur gwyrddach glanach: defnyddio technoleg rithwir i asesu hydrogen fel tanwydd di-garbon ar gyfer ffwrneisi
Mae SaMI wedi bod yn gweithio gyda’r Sefydliad Prosesu Deunyddiau, sydd wedi’i leoli ym Middlesbrough, ar brosiect a ariennir gan BEIS i brofi pa mor effeithiol y mae hydrogen yn gweithio fel gostyngydd ar gyfer gwneud dur. Byddai newid i hydrogen o danwydd ffosil yn lleihau allyriadau carbon y diwydiant dur.
Defnyddiodd y tîm efelychiadau labordy yn ein cyfleuster SINTEC i gael darlun cywir o sut mae hydrogen a deunyddiau eraill yn ymddwyn yn amodau eithafol ffwrnais, fel cam cyntaf tuag at dreialu math newydd o broses tanwydd hydrogen.
Yn SINTEC, ceir ffwrneisi tymheredd uchel a all brofi systemau deunyddiau amrywiol hyd at 1600ºC mewn amgylcheddau nwyon a reolir. Mae technoleg cydbwysedd màs integredig yn galluogi astudio deunyddiau mewn amgylcheddau ocsideiddiol a lleihaol, ac mae monitro ar-lein yn cynnig cyfle unigryw i gael cipolwg rhithwir i mewn i broses ddiwydiannol.
Mae angen dur ar economi werdd carbon isel, er enghraifft ar gyfer cynhyrchion fel tyrbinau gwynt, trenau neu geir trydan. Gellir ailgylchu dur yn anfeidrol hefyd, heb golli ansawdd.
Ond mae’r broses o weithgynhyrchu dur yn parhau i fod yn garbon-ddwys, er gwaethaf gwelliannau mawr gan y sector yn y blynyddoedd diwethaf. Daw 6% o allyriadau carbon byd-eang o’r broses gwneud haearn yn unig. Mae un ffwrnais chwyth yn cynhyrchu 5 miliwn tunnell o garbon bob blwyddyn.
Dyna pam mae gan ffocws SaMI ar hydrogen fel tanwydd ar gyfer ffwrneisi botensial mor enfawr i dorri allyriadau. Edrychwyd yn benodol ar broses a elwir yn lleihäwr, sy’n golygu tynnu ocsigen o ddefnydd.
Ar hyn o bryd, mae haearn yn cael ei leihau yn y ffwrnais gan ddefnyddio carbon monocsid o golosg, tanwydd sy’n seiliedig ar lo, sy’n denu’r ocsigen o’r mwyn haearn. Y canlyniad yw bod y mwyn haearn yn troi’n haearn pur, yn barod ar gyfer gwneud dur. Ond ar y llaw arall, mae’r carbon monocsid, gyda’r atom ocsigen ychwanegol wedi’i ychwanegu, yn dod yn garbon deuocsid – CO2 – ac yn ychwanegu at yr allyriadau sy’n gwaethygu’r argyfwng hinsawdd.
Pe gellid defnyddio hydrogen i leihau’r haearn, yn lle defnyddio carbon monocsid, byddai’n lleihau allyriadau carbon o wneud dur yn sylweddol.
Archwiliodd y tîm sut roedd deunyddiau’n ymddwyn yn y broses lleihau hydrogen gan ddefnyddio’r rig lleihauedd, sy’n efelychu’r hyn sy’n digwydd i ddeunyddiau ar dymheredd uchel iawn mewn amgylcheddau llawn nwy.
Byddai newid i hydrogen fel cyfrwng lleihau ar gyfer gwneud dur yn lleihau allyriadau carbon. Profodd ein gwaith sut y gallai’r dechnoleg hon weithio, cyn i ni ddechrau cam nesaf y prosiect hwn.
Mae’r rig lleihauedd yn ein galluogi i edrych yn rhithwir i mewn i allu’r broses lleihau hydrogen o weithio ar raddfa ddiwydiannol. Mae’n golygu ein bod yn cael darlun llawn o sut mae deunyddiau’n ymddwyn mewn amodau eithafol. Rydym hefyd yn cymharu hydrogen â ffynonellau tanwydd carbon-trwm.
Gyda buddsoddiad, gallai’r dechnoleg ffwrnais hydrogen newydd ddisodli’r angen am ffwrneisi chwyth yn gyfan gwbl.
Mae’r offer rydym yn eu defnyddio a’n cysylltiadau â diwydiant yn golygu y gallai’r prosiect hwn ehangu’r technolegau hyn at ddefnydd masnachol yn eithaf cyflym. Mae hyn yn hollbwysig gan ein bod i gyd yn gwybod bod amser yn hanfodol yn yr ymgyrch i dorri allyriadau carbon.
Cyfrannwr: Mike Dowd
