نوبل شیمی 2019 به کسانی اهدا شد که جهان قابل شارژ را برایمان به ارمغان آوردند!

نوبل شیمی 2019 به کسانی اهدا شد که جهان قابل شارژ را برایمان به ارمغان آوردند!

دقایقی پیش آکادمی علوم سوئد، جایزه نوبل شیمی 2019 را به طور مشترک به سه شیمیدانی اهدا کرد که نقش بسزایی در توسعه‌ی باتری‌ های لیتیم-یون داشتند. جان بی. گوداناف (John B. Goodenough)، استنلی ویتینگام (Stanley Whittingham) و آکیرا یوشینو (Akira Yoshino) سه شمیدانی بودند که هر کدام، 1/3 جایزه نوبل شیمی 2019 را به خود اختصاص دادند.

نوبل شیمی 2019 به توسعه‌ی باتری لیتیم-یون اختصاص یافت. این باتری سبک، قابل شارژ و قدرتمند، اکنون در اکثر لحظات زندگی روزمره‌ی ما استفاده می‌شود؛ از گوشی‌های همراه گرفته تا لپ‌تاپ‌ها و وسایل نقلیه‌ی الکتریکی. این باتری می‌تواند میران قابل توجهی انرژی را از نیروی باد و خورشیدی ذخیره کند و یک جامعه‌ی بدون سوخت فسیلی را ممکن سازد.

باتری‌ های لیتیم-یون در صنایع الکترونیک قابل حمل که به ما کمک آن‌ها ارتباط برقرار می‌نماییم، کار و مطالعه می‌کنیم و به موسیقی گوش می‌دهیم، استفاده می‌گردند. این باتری‌ها همچنین توسعه‌ی خودروهای الکتریکی دوربرد و ذخیره‌ی انرژی از منابع تجدیدپذیر مانند نیروهای خورشیدی و باد را امکان‌پذیر نموده‌اند.

ریشه‌های پیدایش باتری لیتیم-یون به بجران نفتی دهه‌ی 1970 بازمی‌گردد. ویتینگام بر روی توسعه‌ی روش‌هایی که می‌توانستند منجر به فناوری‌های عاری از سوخت فسیلی شوند، کار کرد. او شروع به پژوهش درباره‌ی ابررساناها کرد و یک ماده‌ی فوق‌العاده غنی از انرژی کشف نمود. او این ماده را برای ساخت کاتد در یک باتری لیتیمی استفاده کرد. این ماده از تیتانیم دی‌سولفید ساخته شده بود که در مقیاس ملکولی، دارای فضاهایی است که می‌تواند یون‌های لیتیم را در خود جای دهد.

آند باتری، به طور ویژه از لیتیم فلزی ساخته شد که قدرت بالایی در آزاد کردن الکترون‌ها دارد. این امر منجر به نوعی باتری شد که به معنای واقعی کلمه،‌ پتانسیل بالایی (بیش از 2 ولت) داشت. با این حال، لیتیم فلزی، واکنش‌پذیر است و این باتری را نمیشد به مدت زیاد نگه داشت، زیرا خاصیت انفجاری داشت.

جان بی. گوداناف پیش‌بینی کرد که کاتد، پتانسیل بیشتری خواهد داشت، اگر  به جای یک سولفید فلزی، با استفاده از یک اکسید فلزی ساخته شود. او پس از یک پژوهش اصولی در دهه‌ی 1980 ثابت کرد که اکسید کبالت به همراه یون‌های لیتیمی که درون آن جای‌ساز شده‌اند، می‌تواند ۴ ولت تولید کند. این یک پیشرفت بزرگ بود و منجر به باتری‌های بسیار قدرتمندتر گردید.

آکیرا یوشینو با توجه به کاتد گوداناف، نخستین باتری لیتیم-یون تجاری را در سال 1985 ساخت. او به جای استفاده از لیتیم واکنش‌پذیر در آند، از کک نفتی که یک ماده‌ی کربنی استفاده کرد. این ماده مانند اکسید کبالت کاتد می‌تواند یون‌های لیتیم را در خود جای دهد.

نتیجه‌ی این کار، یک باتری سبک و سخت بود که می‌توانست صدها بار قبل از خراب شدن، شارژ گردد. مزیت باتری‌های لیتیم-یون این است که آن‌ها مبتنی بر واکنش‌های شیمیایی که الکترودها را می‌شکنند نیستند، بلکه بر یون‌های لیتیمی که بین آند و کاتد در حرکت‌اند، تکیه می‌کنند. باتری‌های لیتیم-یون از زمانی‌که در سال 1991 به بازار آمدند، زندگی ما را متحول کرده‌اند. آن‌ها دنیایی بی‌سیم و عاری از سوخت‌فسیلی را بنیان نهاده‌اند و بزرگترین سودها را برای بشر به ارمغان آورده‌اند.
 


منبع: deeplook
 
فايل هاي مربوطه :
popular-chemistryprize2019.pdf1.32 MB
advanced-chemistryprize2019.pdf1.07 MB
كلمات كليدي :
نوبل شیمی 2019 , باتری لیتیم-یون
 
امتیاز دهی
 
 

نظر شما
نام  
پست الكترونيک
وب سایت
متنی که در تصویر می بینید عینا تایپ نمایید
نظر