Работа по созданию литий-ионных аккумуляторов только что помогла профессору Стэнли Уиттингему получить главную премию VinFuture, однако на момент своего изобретения он не был хорошо принят, поскольку продукт был слишком новым.
Профессор Стэнли Уиттингем (82 года) из Университета Бингемтона, Университета штата Нью-Йорк, США, стал одним из четырех ученых , получивших Гран-при VinFuture стоимостью 3 миллиона долларов США (что эквивалентно 73 миллиардам донгов). Его изобретение создает устойчивую основу для зеленой энергетики посредством производства солнечных элементов и хранения энергии с помощью литий-ионных аккумуляторов.
Профессор Стэнли Уиттингем изобрел принцип работы литий-ионного аккумулятора и установил роль литий-иона как эффективного носителя заряда. Его вклад имел решающее значение для разработки литий-ионного аккумулятора, который используется во всем: от мобильных телефонов и ноутбуков до электромобилей.
До появления литий-ионных аккумуляторов двумя наиболее распространенными типами аккумуляторов в мире были кислотные и щелочные. Недостатком этих аккумуляторов является их низкая выходная мощность. Щелочные и никелевые аккумуляторы чрезвычайно токсичны, до такой степени, что сегодня их больше не используют в общественных местах. Хотя кислотные аккумуляторы менее токсичны, их переработка и повторное использование затруднены. Литий-ионные аккумуляторы имеют меньшую площадь, но вырабатывают в 5 раз больше энергии и на 99% пригодны для вторичной переработки, в этом и заключается разница.
Однако около 1974 года Стэнли Уиттингем и его исследовательская группа создали первую версию литий-ионной батареи, способной хранить энергию. Однако «она не была хорошо принята, возможно, наш продукт родился слишком рано, слишком опередил свое время», — сказал он, показав, что ему пришлось взять перерыв на 8–10 лет, потому что его «не заметили».
Он откровенно сказал, что сначала этот тип батареи использовался в основном в черных ящиках и некоторых типах часов. Позже некоторые крупные производители поняли, что эта технология необходима. Например, Sony хотела использовать эту технологию для интеграции ее в свои продукты и обратилась к нему, с тех пор этот тип батареи стал более широко известен.
Президент Во Ван Туонг (слева) вручает награды четырем победителям премии VinFuture 2023, профессор Стэнли Уиттингем (в центре). Фото: Джанг Хуэй
Его вкладом стало открытие того, что удерживание ионов лития между пластинами сульфида титана будет генерировать электричество, таким образом используя огромную энергию лития для высвобождения электронов внешнего слоя. Профессор Стэнли объяснил, что важным в технологии аккумуляторов является то, что они могут хранить энергию и быстро заряжаться. Это свойство, которое хотят все. Механизм этой технологии аккумуляторов просто похож на сэндвич со слоями, в середине находится литиевое соединение, когда вы хотите зарядить, вы вытаскиваете литий для зарядки, а затем вставляете его обратно в эти слои.
Он был пионером концепции интеркаляции электродов. Он также сосредоточился на улучшении структурной стабильности и циклической емкости батарей путем применения многоэлектронных реакций интеркаляции для повышения их стабильности и емкости.
Из первоначальных 6-8 основных членов исследовательская группа профессора постепенно расширилась до почти 30 человек, включая коллег из физиков и материаловедов. Однако г-н Стэнли сказал, что исследовательский путь не всегда был гладким, было время, когда исследования аккумуляторов перестали быть актуальной темой.
Но теперь литий-ионные аккумуляторы применяются во всем, чему для работы нужны батареи, от телефонов, часов или компьютеров до транспортных средств, транспортных средств или крупных компаний, которые производят солнечную и ветровую энергию. «Я должен был выйти на пенсию 20 лет назад, но я не ожидал, что буду сидеть здесь сегодня, видя, что все больше и больше электромобилей используют батареи, как VinFast с электромобилями, электробусами, электромотоциклами», — сказал он.
Стэнли Уиттингем. Фото: Фуок Ван
Стэнли Уиттингем разделил Нобелевскую премию по химии 2019 года с Джоном Гуденафом (Техасский университет) и Акирой Ёсино (Университет Мейдзё) за работу по разработке первой литий-ионной батареи. По данным Нобелевского фонда, литий-ионные батареи произвели революцию в жизни человека с момента своего появления на рынке в 1991 году, заложив основу для беспроводного общества без ископаемого топлива. Разработка литий-ионных батарей также сделала возможными электромобили и стимулировала развитие беспроводной связи.
Он пошутил, что у него больше нет времени проверять, являются ли литиевые батареи «героями, которые спасли Землю» от экологических проблем. Но он сказал, что на протяжении всей своей научной карьеры он интересовался устойчивостью в области батарей и окружающей среды. Батареи необходимо производить с меньшими затратами энергии, а их транспортировка на тысячи миль из одной страны в другую также требует больших затрат энергии, поэтому он надеется, что регионы и страны смогут производить собственные литиевые батареи.
На вопрос о литиевых батареях, использующих редкие металлы, которые могут закончиться, профессор Стэнли Уиттингем сказал, что они стремятся избегать использования металлов, для добычи которых требуется детский труд. Никель по-прежнему широко используется, в то время как фосфат имеет низкую плотность энергии, но он дешевле, поэтому они сосредоточены на его продвижении. Он также отметил, что если бы полупроводники использовались эффективно, то требовалось бы меньше батарей. «Десять лет назад, когда мы использовали компьютеры, мы часто видели, как они нагревались, но теперь мы редко видим это явление, потому что полупроводники в компьютерах работают гораздо эффективнее», - сказал он.
Стэнли Уиттингем в настоящее время является профессором в Университете Бингемтона, присоединившись к нему в 1988 году. Исследовательская группа, где он работает, имеет старших ученых и также ищет молодых исследователей, с которыми он надеется связаться. Во время своего третьего визита во Вьетнам он дал два совета молодым ученым, в том числе всегда исследовать вопросы, которые вас интересуют и волнуют, не слишком сосредотачиваться на деньгах. Во-вторых, вы должны быть готовы инвестировать в сложные области, с менталитетом риска, не быть слишком консервативными.
Нху Куинх
Ссылка на источник
Комментарий (0)