Munca profesorului Stanley Whittingham în crearea bateriilor litiu-ion i-a adus recent marele premiu la VinFuture, dar la momentul inventării sale, produsul său nu a fost bine primit deoarece era prea inovator.
Profesorul Stanley Wittingham (82 de ani), de la Universitatea Binghamton, Universitatea de Stat din New York, SUA, este unul dintre cei patru oameni de știință care au primit Marele Premiu VinFuture, în valoare de 3 milioane de dolari (echivalentul a 73 de miliarde VND), pentru invenția sa care creează o bază durabilă pentru energia verde prin producerea de celule solare și stocarea folosind baterii litiu-ion.
Profesorul Stanley Wittingham a inventat principiul de funcționare al bateriilor litiu-ion și a identificat rolul ionilor de litiu ca purtător eficient de sarcină. Contribuțiile sale au fost cruciale pentru dezvoltarea bateriilor litiu-ion, care sunt utilizate în orice, de la telefoane mobile și laptopuri până la vehicule electrice.
Înainte de apariția bateriilor litiu-ion, cele două tipuri de baterii cele mai comune la nivel mondial erau bateriile pe bază de acid și cele alcaline. Limitările acestor baterii erau producția lor energetică redusă. Bateriile alcaline și pe bază de nichel erau extrem de toxice, până în punctul în care nu mai sunt utilizate în spațiile publice. Deși bateriile pe bază de acid erau mai puțin toxice, erau dificil de reciclat și reutilizat. Bateriile litiu-ion, pe de altă parte, ocupă o amprentă mai mică, dar furnizează de cinci ori mai multă energie și sunt reciclabile în proporție de 99% - o diferență cheie.
Totuși, în jurul anului 1974, Stanley Wittingham și echipa sa de cercetare au creat prima versiune a unei baterii litiu-ion capabile să stocheze energie. Dar „nu a fost bine primită; poate că produsul nostru era prea timpuriu, prea departe de vremea sa”, a povestit el, adăugând că a luat o pauză de 8-10 ani pentru că nu a fost „observat”.
El a explicat sincer că inițial, acest tip de baterie era folosit în principal în cutiile negre și în unele tipuri de ceasuri. Ulterior, unii producători importanți au recunoscut-o ca o tehnologie necesară. De exemplu, Sony a dorit să utilizeze această tehnologie pentru a o integra în produsele sale și l-a contactat, iar de atunci, acest tip de baterie a devenit tot mai cunoscut.
Președintele Vo Van Thuong (stânga) înmânează premiile celor patru câștigători ai Premiului Principal VinFuture 2023, profesorul Stanley Whittingham (centru). Fotografie: Giang Huy
Contribuția sa a fost descoperirea faptului că menținerea ionilor de litiu între plăcile de sulfură de titan ar genera electricitate, valorificând astfel energia enormă a litiului pentru a elibera electroni din stratul exterior. Profesorul Stanley a explicat că cheia tehnologiei bateriilor este capacitatea sa de a stoca energie și de a se încărca rapid. Aceasta este o caracteristică pe care toată lumea și-o dorește. Mecanismul acestei tehnologii a bateriilor poate fi înțeles simplu ca un sandwich cu straturi, cu un compus de litiu la mijloc. Când este nevoie de încărcare, litiul este extras pentru a se încărca, apoi împins înapoi în acele straturi.
A fost un pionier în cercetarea conceptului de intercalare a electrozilor. De asemenea, s-a concentrat pe îmbunătățirea stabilității structurale și a numărului de cicluri ale bateriilor, prin aplicarea reacțiilor de intercalare multi-electronică pentru a le spori stabilitatea și capacitatea.
De la un nucleu inițial de 6-8 membri, echipa de cercetare a profesorului s-a extins treptat la aproape 30 de persoane, inclusiv colaboratori din domeniul fizicii și al oamenilor de știință specializați în materiale. Cu toate acestea, Stanley a spus că drumul cercetării nu a fost întotdeauna lin și că au existat momente când cercetarea bateriilor nu a mai fost un subiect fierbinte.
Însă acum, bateriile litiu-ion sunt folosite în tot ceea ce are nevoie de o baterie pentru a funcționa, de la telefoane, ceasuri și computere la vehicule și chiar la companii mai mari producătoare de energie solară și eoliană. „Ar fi trebuit să mă pensionez acum 20 de ani, dar, în mod neașteptat, încă stau aici astăzi, văzând că din ce în ce mai multe vehicule electrice folosesc baterii, precum VinFast, care are mașini electrice, autobuze electrice și motociclete electrice”, a spus el.
Stanley Whittingham. Foto: Phuoc Van
Datorită muncii sale în dezvoltarea primei baterii litiu-ion, profesorul Stanley Whittingham a fost distins cu Premiul Nobel pentru Chimie în 2019, împărțind premiul cu profesorul John Goodenough (Universitatea din Texas) și profesorul Akira Yoshino (Universitatea Meijo). Potrivit Fundației Nobel, bateriile litiu-ion au revoluționat viața umană de la intrarea pe piață în 1991, punând bazele unei societăți fără fir și fără combustibili fosili. Dezvoltarea bateriilor litiu-ion a făcut, de asemenea, vehiculele electrice fezabile și a stimulat creșterea comunicațiilor fără fir.
El a glumit spunând că nu mai are suficient timp să testeze dacă bateriile cu litiu sunt cu adevărat „eroii care salvează pământul” de problemele de mediu. Cu toate acestea, a declarat că și-a dedicat o mare parte din cariera științifică sustenabilității în domeniile bateriilor și mediului. El consideră că bateriile ar trebui produse într-un mod care să utilizeze mai puțină energie și că transportul lor la mii de kilometri dintr-o țară în alta consumă multă energie; prin urmare, speră că toate regiunile și țările își pot produce propriile baterii cu litiu.
În ceea ce privește întrebarea dacă bateriile cu litiu, care utilizează multe metale rare, ar putea rămâne fără combustibil, profesorul Stanley Whittingham a declarat că acestea își propun să elimine utilizarea metalelor extrase prin munca copiilor. Întrucât nichelul este încă utilizat pe scară largă, fosfatul, care are o densitate energetică mai mică, dar este mai ieftin, este prioritizat pentru dezvoltare. De asemenea, el a subliniat că, dacă semiconductorii sunt utilizați mai eficient, vor fi necesare mai puține baterii. „Acum zece ani, vedeam adesea computerele care se încălzeau foarte tare; acum vedem rar acest lucru, deoarece semiconductorii din computere funcționează mult mai eficient”, a spus el.
Stanley Whittingham este în prezent profesor la Universitatea Binghamton, poziție pe care o deține din 1988. Grupul său de cercetare include oameni de știință cu experiență și caută, de asemenea, cercetători mai tineri, cu care speră să se conecteze. În a treia sa vizită în Vietnam, el a oferit două sfaturi tinerilor oameni de știință: în primul rând, cercetați întotdeauna ce vă interesează și vă entuziasmează și nu vă concentrați prea mult pe bani; în al doilea rând, fiți dispuși să investiți în domenii provocatoare cu o mentalitate orientată spre asumarea riscurilor și evitați să fiți excesiv de conservatori.
Nhu Quynh
Legătură sursă
Comentariu (0)