Kolekcijas

Nobela prēmija ķīmijā kopīgi piešķirta trim zinātniekiem

Nobela prēmija ķīmijā kopīgi piešķirta trim zinātniekiem

Šī gada Nobela prēmija ķīmijā tika pasniegta trim izciliem cilvēkiem par to, ka viņi mums nodrošināja uzlādējamu pasauli.

Pateicoties šādiem trim zinātniekiem, mēs esam ieguvuši piekļuvi tehnoloģiskajai revolūcijai:

Džons B. Gudens, dzimis 1922. gadā, saistīts ar Teksasas Universitāti Ostinā, ir vecākais Nobela prēmijas laureāts, kuram jebkad piešķirta balva. Otrs laureāts bija britu zinātnieks Stenlijs Vitingems Binghemptonas universitātē ASV un visbeidzot Akira Yoshino, kurš ir saistīts ar Meijo universitāti Japānā.

Mūsu patiesi pārnēsājamā elektronika, piemēram, mobilie tālruņi, elektrokardiostimulatori, tālsatiksmes elektriskās automašīnas un citi sīkrīki, šodien ir pieejami, pateicoties viņu veiktajiem pētījumiem. Viņi izstrādāja litija jonu akumulatorus, kurus mūsdienās izmanto visur.

SAISTĪTĀ: 2019. GADA NOBEL balva FIZIKAI, KAS PIEŠĶIRTA TRĪS ZINĀTNIEKIEM

Kā darbojas litija jonu akumulators?

Bateriju svars vairs nav divas tonnas, bet trīs kilogrami. Viņiem tagad ir arī iespēja uzkrāt enerģiju no atjaunojamiem resursiem, piemēram, saules un vēja, palīdzot mums meklēt ilgtspējīgāku enerģiju.

Trīs laureāti kontrolētā veidā pieradināja akumulatoros esošo reaktīvo elementu, un šodien mēs simtiem reižu varam izmantot un uzlādēt savas izturīgās baterijas.

Litija jonu akumulatori ir mainījuši mūsu dzīvi, un tos izmanto visā, sākot no mobilajiem tālruņiem līdz klēpjdatoriem un elektriskajiem transportlīdzekļiem. Ar savu darbu šī gada ķīmijas laureāti ir ielikuši bezvadu, bez fosilā kurināmā sabiedrības pamatu. # NobelPrizepic.twitter.com / KXVfXlUT4B

- Nobela prēmija (@NobelPrize) 2019. gada 9. oktobris

Iespējams, ka samērā viegli var izgatavot akumulatoru, bet tas tā nav. Ir ārkārtīgi grūti radīt zinātni, lai izstrādātu labi strādājošus, efektīvus akumulatorus.

Tomēr tieši to sasniedza šie trīs laureāti.

Double-A akumulatorā ir divi elektrodi, kas piepildīti ar elektrolītiem. Tā kā tie ir ļoti reaktīvi elementi, starp abiem elektrodiem dažreiz ir barjera. Tad elektroni iziet cauri ķēdei un baro elektrisko ierīci, kuru vēlaties darbināt.

Vieglākais metāls, kas mums ir, ir litijs. Litijam ir arī milzīga tieksme atdot vienu no elektroniem, tāpēc tas kļūst par pozitīvi uzlādētu litija jonu.

Tomēr otrā pusē ir tas, ka tas ir fantastiski reaktīvs elements. Lai litija jonu izmantotu akumulatorā, jums ir jāpieradina tā reaktivitāte - un tieši to šie trīs laureāti ir sasnieguši ar savu pētījumu palīdzību.

Kā viņi to izdarīja?

Pagājušā gadsimta septiņdesmitajos gados Vitingems atklāja materiālu, ko sauc par titāna disulfīdu (slāņainu materiālu). Tas ļauj akumulatoram sasniegt līdz diviem voltiem. Tomēr litija metāls nav optimālākais elements, kas ir akumulatorā.

Septiņdesmito gadu sākumā Stenlijs Vitingems, kurš tika apbalvots ar šī gada ķīmijas balvu, izmantoja milzīgo litija piedziņu, lai atbrīvotu ārējo elektronu, kad viņš izstrādāja pirmo funkcionālo litija akumulatoru. # NobelPrizepic.twitter.com / lRD2zBNm4T

- Nobela prēmija (@NobelPrize) 2019. gada 9. oktobris

Tātad, ko varētu izmantot, lai to nomainītu, vienlaikus saglabājot vai palielinot tā spriegumu?

Astoņdesmito gadu sākumā Goodenough atklāja fantastisku materiālu, kura pamatā bija kobalta oksīds, un tas varēja to izdarīt. Patiesībā tas pieauga pat līdz četriem voltiem - milzīgs lēciens akumulatoru pasaulē.

2019. gada ķīmijas laureāts Džons Gudensough divkāršoja litija akumulatora potenciālu, radot pareizos apstākļus ievērojami jaudīgākai un noderīgākai akumulatoram. # NobelPrizepic.twitter.com / ygivR7hySG

- Nobela prēmija (@NobelPrize) 2019. gada 9. oktobris

Tomēr baterijās joprojām bija litija metāls. Kā to varētu mainīt, lai vēl vairāk uzlabotu akumulatoru?

Šeit Yoshino nonāk attēlā, arī 80. gadu sākumā. Yoshino atklāja, ka naftas kokā bija arī slāņveida struktūras un mazs potenciāls salīdzinājumā ar litiju. Apvienojot to ar citiem akumulatora materiāliem, tas saglabāja četru voltu spriegumu.

Šī gada #NobelPrize laureātei Akirai Jošino izdevās no akumulatora izņemt tīru litiju, tā vietā pilnībā balstoties uz litija joniem, kas ir drošāki par tīru litiju. Tas padarīja akumulatoru praktiski darbināmu. pic.twitter.com/9tqSh5zTsS

- Nobela prēmija (@NobelPrize) 2019. gada 9. oktobris

Tādējādi, pateicoties šo trīs pētnieku apvienotajiem atklājumiem, mēs varam izmantot litija jonu akumulatorus - akumulatoru, kam ir dramatiska ietekme uz mūsu dzīvi.

Īsā telefona sarunā ar ārstu Yoshino, kurā varēja dzirdēt viņa prieku, viņš atzīmēja: "Zinātkāre ir ļoti svarīga pētniekiem. Zinātkāres vadīti pētījumi sniedz lielu labumu cilvēku veidam."


Skatīties video: Mebre Mengste - መብሬ ያሳዝናል (Janvāris 2022).