برندگان نوبل شیمی 2019 چه دستاوردهایی داشتند؟
جایزه نوبل شیمی 2019 به جان گودناو (John B. Goodenough)، استنلی ویتینگهام (M. Stanley Whittingham) و آکیرا یوشینو (Akira Yoshino) برای تولید و توسعه باتری های لیتیومی – یونی که انقلابی در زمینه انرژی بود، اهدا شد.
کمیته شیمی نوبل اعلام کرده که هر سه این دانشمندان با تکامل باتری های سبک قابل شارژی که امروزه از گوشی های تلفن همراه تا بقیه وسائل قابل حمل از آنها استفاده می شود و همچنین کمک به ساخت جامعه ای بدون سوخت های فسیلی لایق دریافت جایزه نوبل هستند.
گودناو، فیزیکدان دانشگاه تگزاس در آستین که 97 سال سن دارد به مسن ترین برنده جایزه نوبل تبدیل شده است. هر سه این دانشمندان به یک اندازه از جایزه نقدی نوبل معادل 910 هزار دلار بهره مند خواهند شد.
در این مقاله شما می توانید با این دستاورد بیشتر آشنا شوید.
در باتری های یونی – لیتیومی، در زمان استفاده از باتری، یون های لیتیوم از الکترود منفی (آند) از راه یک الکترولیت به سمت الکترود مثبت (کاتد) حرکت می کنند و هنگام شارژ باتری این یون ها به جای خود باز می گردند. ویتینگهام زمانی که در دهه 70 میلادی در یک شرکت نفتی کار می کرد، این ایده باتری های قابل شارژ لیتیومی را ارائه کرد و یک نمونه اولیه از آن را هم با آند لیتیوم – فلز و کاتد دی سولفید تیتانیوم ساخت. این باتری چگالی انرژی بالایی داشت و انتشار یون های لیتیوم به کاتد برگشت پذیر بودند و باعث می شد باتری قابل شارژ شود.
در اواخر دهه 1970 و اوایل 1980 گودناو باتری های قابل شارژی با کاتدی از لایه های اکسیدی تولید کرد که این قابلیت را داشت که یون های لیتیوم را ذخیره کند. این کار به طرز قابل ملاحظه ای چگالی انرژی را بهبود بخشید. بر همین اساس اکسید کبالت لیتیوم به عنوان کاتد باتری های یونی – لیتیوم انتخاب شدند.
در دهه 1980 یوشینو هم تغییراتی در مواد ایجاد کرد که به صورت خیره کننده ای امنیت باتری ها را افزایش داد و باعث شد بتوان این باتری ها را به صورت تجاری تولید کرد. طراحی او پیشگام استفاده از مواد غنی از کربن در آندها بود که می شد یون های لیتیوم را وارد آنها کرد. یوشینو می گوید که کار خود را در سال 1981 شروع کرد و در سال 1985 توانست باتری یونی – لیتیومی را اختراع کند.
در حال حاضر آزمایشگاه های زیادی در سراسر دنیا در حال آزمایش هایی هستند که بتوانند باتری های جایگزین یونی – لیتیومی را بسازند. همچنین آنها تلاش دارند که باتری های موجود را امن تر، با ثبات تر و با کارآیی طولانی تر تولید کنند، اما بنیاد باتری های امروزی برای آینده نزدیک همچنان حفظ خواهد شد. این باتری ها بوسیله ایجاد انرژی برای پیشرانه های الکتریکی و ذخیره انرژی در مقیاس های بزرگ شبکه ای می توانند نقش مهمی در کربن زدایی از جهان داشته باشند. کمیته نوبل هم بر این موضوع تاکید کرده که این باتری ها می توانند با ذخیره سازی انرژی های برگشت پذیری مانند انرژی خورشیدی چشم انداز آینده ای بدون تولید کربن برای انسان ها ایجاد کنند.
منابع
مقاله علمی و آموزشی «برندگان نوبل شیمی 2019 چه دستاوردهایی داشتند؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا گزارش مجله دانشمند، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.
