Sbírky

Nobelova cena za chemii společně udělena třem vědcům

Nobelova cena za chemii společně udělena třem vědcům

Letošní Nobelova cena za chemii byla udělena třem významným jednotlivcům za to, že nám poskytli dobíjecí svět.

Díky následujícím třem vědcům jsme získali přístup k technologické revoluci:

John B. Goodenough, narozen v roce 1922, přidružený k Texaské univerzitě v Austinu, je nejstarším nositelem Nobelovy ceny, kterému kdy byla cena udělena. Britský vědec Stanley Whittingham z Binghampton University v USA byl druhým laureátem a nakonec Akirou Yoshino, která je přidružená k Meijo University v Japonsku.

Naše skutečně přenosná elektronika, jako jsou mobilní telefony, kardiostimulátory a elektromobily na dlouhé vzdálenosti, a další gadgety jsou dnes k dispozici díky jejich výzkumu. Vyvinuli lithium-iontové baterie, které se dnes používají všude.

SOUVISEJÍCÍ: 2019 NOBELOVÁ CENA ZA FYZIKU SPOLEČNĚ OCENĚNÁ TŘÍM VĚDCŮM

Jak funguje lithium-iontová baterie?

Baterie již neváží dvě tuny, ale tři kilogramy. Nyní také mají schopnost ukládat energii z obnovitelných zdrojů, jako je slunce a vítr, což nám pomáhá při hledání udržitelnější energie.

Tři laureáti kontrolovali kontrolovaným způsobem reaktivní prvek nacházející se v bateriích a dnes můžeme naše odolné baterie používat a dobíjet mnohokrát stokrát.

Lithium-iontové baterie způsobily revoluci v našich životech a používají se ve všem, od mobilních telefonů po notebooky a elektrická vozidla. Díky své práci položili letošní laureáti Chemistry základ bezdrátové, společnosti bez fosilních paliv. # NobelPrizepic.twitter.com / KXVfXlUT4B

- Nobelova cena (@NobelPrize) 9. října 2019

Výroba baterie může vypadat relativně snadno, ale není tomu tak. Je neuvěřitelně těžké vyprodukovat vědu a vyvinout dobře fungující a efektivní baterie.

Přesně toho však tito tři laureáti dosáhli.

Baterie double-A obsahuje dvě elektrody naplněné elektrolyty. Protože se jedná o vysoce reaktivní prvky, je mezi oběma elektrodami někdy bariéra. Elektrony poté procházejí obvodem a napájejí elektrické zařízení, které chcete napájet.

Nejlehčí kov, který máme, je lithium. Lithium má také enormní tendenci rozdávat jeden ze svých elektronů, takže se stává kladně nabitým lithium-iontem.

Na druhé straně je však to, že je to fantasticky reaktivní prvek. Chcete-li použít lithium-iontový akumulátor, musíte zkrotit jeho reaktivitu - a právě toho dosáhli tito tři laureáti svým výzkumem.

Jak to dokázali?

V 70. letech Whittingham objevil materiál zvaný disulfid titaničitý (vrstvený materiál). To umožňuje baterii dosáhnout až dvou voltů. Lithiový kov však není nejoptimálnějším prvkem v baterii.

Na začátku 70. let Stanley Whittingham, oceněný letošní Cenou za chemii, použil při vývoji první funkční lithiové baterie enormní pohon lithia k uvolnění svého vnějšího elektronu. # NobelPrizepic.twitter.com / lRD2zBNm4T

- Nobelova cena (@NobelPrize) 9. října 2019

Co by se tedy dalo použít k jeho nahrazení, a to při zachování nebo zvýšení jeho napětí?

Na začátku 80. let Goodenough objevil fantastický materiál založený na oxidu kobaltu, který by dokázal právě toto. Ve skutečnosti to dokonce šlo na čtyři volty - obrovský skok ve světě baterií.

Laureát chemie za rok 2019 John Goodenough zdvojnásobil potenciál lithiové baterie a vytvořil správné podmínky pro mnohem výkonnější a užitečnější baterii. # NobelPrizepic.twitter.com / ygivR7hySG

- Nobelova cena (@NobelPrize) 9. října 2019

Baterie však stále měly lithiový kov. Jak by to mohlo být změněno, aby se baterie ještě vylepšila?

Tady přichází na scénu Yoshino, také počátkem 80. let. Yoshino zjistil, že ropný koks také obsahuje vrstvené struktury a nízký potenciál ve srovnání s lithiem. V kombinaci s dalšími materiály baterie udržovalo napětí na čtyřech voltech.

Letošní laureátce #NobelPrize Akira Yoshino se podařilo z baterie vyloučit čisté lithium, místo toho jej zcela založilo na lithiových iontech, které jsou bezpečnější než čisté lithium. Díky tomu byla baterie v praxi funkční. pic.twitter.com/9tqSh5zTsS

- Nobelova cena (@NobelPrize) 9. října 2019

Díky kombinovaným objevům těchto tří vědců tedy můžeme používat lithium-iontové baterie - baterie, které měly dramatický dopad na náš život.

V krátkém telefonátu s Dr. Yoshinem, ve kterém jste hmatatelně slyšeli jeho radost, poznamenal: „Zvědavost je pro vědce velmi důležitá. Je to výzkum zvědavosti, který vede k velkým přínosům pro lidstvo.“


Podívejte se na video: Petr Kulhánek - Elektromagnetický vesmír aneb od Birkelanda k magnetarům (Prosinec 2021).