الحائز على جائزة نوبل لهذا العام البروفيسور جون خوارج (يسار)، ستانلي أستاذ (في) يتنجهام، والدكتور أكيرا يوشينو (يمين)
بكين الساعة 17:45 يوم 9 أكتوبر، أعلنت 2019 جائزة نوبل الجوائز الماضي العلوم الطبيعية - الكيميائي الأمريكي جون (يوحنا خوارج)، ستانلي يتنجهام ( ستانلي يتنجهام) والكيميائي الياباني أكيرا يوشينو (أكيرا يوشينو) وذلك بسبب مساهمة حجر الأساس على طريق اختراع مصنوعة من بطاريات الليثيوم، منحت جائزة نوبل في الكيمياء لهذا العام.
في العقود القليلة الماضية، سوى حفنة من اختراع ثورة في العالم بأسره، وهو المكان الذي يوجد بطارية ليثيوم. كمثال بسيط، إذا لم بطاريات الليثيوم، والآن لا يمكنك قراءة هذه الأخبار عن طريق هذا الجهاز في متناول اليد.
البطارية: مرات مرة واحدة منبوذة الليثيوم هو كيفية ولادة من ذلك؟ وهذا هو أيضا من 1960s. في ذلك الوقت، والبطارية ليست شيئا جديدا. نحن نعلم بالفعل أن البطارية يتطلب قطبين، والحاجة إلى بالكهرباء بين الأقطاب، حتى أن حركة الأيونات. قطبين للبطارية، ودعا الكاثود والأنود، على التوالي. عندما كانت البطارية فارغة، موجبة الشحنة أيونات من الأنود إلى الكاثود سوف تذهب إلى توليد تيار. يمكن للمرء أن يتصور، والمواد لمدة الأقطاب والإلكتروليت، تحديد أداء البطارية. من أجل تحويل الخلايا، يحتاج العلماء إلى محاولة مجموعة متنوعة من مواد مختلفة. ويبدو أن هذا شيء ممل، الكثير من الناس لا هم على استعداد للانضمام اليهم.
قدم فورد موديل تي، عن غير قصد أثار موجة من الأبحاث البطارية في عام 1966، ومع ذلك، فورد تغير تماما الوضع. بعد إدخال نموذج T الشهير، قررت شركة فورد للاستثمار في السيارات التي تعمل بالطاقة الكهربائية. لتوفير قيادة السيارة الطاقة، خطط فورد لتطوير بطارية جديدة، والطاقة المخزنة إذا الأصلي 15 مرة. ومن المتوقع أن هذه البطارية الجديدة يجب أن تكون مشحونة واحد فقط ساعة في كل مرة، سوف تكون قادرة على دفع 322 كيلومترا، وهذا يبدو جذابا للغاية. من الآن يبدو أن الخطاب فورد لم تتحقق في الواقع. ولكنه تعرض للاستفزاز تصاعدا في مجال البحوث البطارية. "لحظة، تغير كل شيء، والبطارية لم تعد مملة الحقل"، يتذكر أستاذ خوارج. هياج البطارية حتى 1970s: تحت تأثير أزمة النفط، والناس أكثر وأكثر قناعة بأن محرك كهربائي هو المستقبل.
ولادة من بطاريات الليثيوم بطارية ليثيوم هي واحدة من الناس المقترحة بطارية جديدة. في ذلك الوقت، عمل الدكتور يتنجهام في لاكسون إنشاء بطاريات الليثيوم النموذج. وأشار إلى أن ثاني كبريتيد التيتانيوم ويتوقع أن تصبح أنظمة بطارية ليثيوم جديدة. رد فعل الكهروكيميائية بين هذين بسرعة كبيرة، وعند درجة حرارة الغرفة هو عكسها. وهذا يدل على أننا يمكن شحن البطارية. في عام 1976 مقالا بعنوان "العلم" ورقة، وأشار الدكتور يتنجهام إلى أن ثاني كبريتيد التيتانيوم يمكن استخدام القطب السالب هو جيل جديد من المواد الصلبة.
فترة قصيرة من ورقتين، جلبت الليثيوم نموذج بطارية لكن بطاريات الليثيوم النموذج لم تستخدم على نطاق واسع، ولها عدد من الأسباب وراء ذلك. أولا وقبل كل شيء، (وبسعر 1000 $ للكيلوغرام الواحد) ثاني كبريتيد التيتانيوم مكلفة للغاية، والمواد غير المناسبة بمثابة البطارية. بعد ذلك، بعد ملامسة الهواء، وكبريتيد الهيدروجين تنتج ثاني كبريتيد التيتانيوم. هذا لم يكن سوى جزيئات رائحة كريهة، أيضا سامة للحيوانات. وبالإضافة إلى ذلك، القطب مصنوعة من معدن الليثيوم حية جدا، وسهلة لجلب خطرا على السلامة مثل حريق أو انفجار. فكر مرتين، قررت شركة اكسون للتخلي عن هذا البحث بطارية ليثيوم وبرنامج التنمية. ولكن علماء آخرين لم يستسلم مثل بطارية جديدة. وبما أن المشكلة هي في المواد الكهربائي، وربما تحل محل القطب سوف يحل المشكلة. في عام 1980، وفريق الأستاذ خوارج لجعل انفراجة. ووجد الباحثون أن أكسيد معدن الليثيوم قد تصبح القطب الليثيوم. من ناحية، فإنه لا يزال قادرا على إطلاق أيونات الليثيوم، ومن ناحية أخرى، هو أكثر استقرارا، وليس هناك مخاطر أمنية. في مجلة "نشرة بحوث المواد" من السنة، وأظهر فريقه أن أكسيد الليثيوم الكوبالت (LiCoO2) يمكن أن تصبح مادة الكاثود من بطاريات الليثيوم. اليوم، ونحن لا تزال تستخدم هذه المواد للتصنيع بطارية الليثيوم.
الرسم البياني الهيكلي من الليثيوم القطب الآخر للبطارية هو القليل من البحث والتطوير واجهت بعض التقلبات والمنعطفات. أيضا في عام 1980، وبعض العلماء يشيرون إلى أنه قد يكون جيدا للمواد الجرافيت الأنود من بطاريات الليثيوم. ومع ذلك، فإن بعض جزيئات الخلية القابلة للذوبان إدراجها في هيكل الكربون من الجرافيت، والضرر. الدكتور أكيرا يوشينو وزملاؤه استخدام polyacetylene (polyacetylene) كمادة الأنود، نجحت في ضربة واحدة. في عام 1985، واستخدام polyacetylene وأكسيد الكوبالت الليثيوم، الدكتور أكيرا يوشينو من حديث تصنيع بطارية الليثيوم. في عام 1991، سوني واساهي Kasei المحدودة التي تم اطلاقها أول قطعة من بطاريات الليثيوم التجارية. وقد وصل عصر جديد. ومنذ ذلك الحين، فقد كان ينظر الثلاثي كمنافس قوي لنيل جائزة نوبل في الكيمياء، وغاب مرارا الفوز. الآن، والعلماء من هذه الابتكارات لقد مرت 30 عاما. ومنح اليوم جائزة نوبل في الكيمياء، ولكن أيضا بذل أفضل منهم وافق تغييرات كبيرة في العالم!
تحرير: الحزاز يان المحرر: جيانغ بينغ
المصدر: وشى PHARMATECH
