Stanley Whittingham, laureat Nagrody Nobla w dziedzinie chemii: „Firmy są bardziej zainteresowane giełdą w przyszłym miesiącu niż długoterminową” | nauka

Jeśli dzisiaj możesz naładować telefon komórkowy w mniej niż godzinę i używać go przez cały dzień, to dlatego, że ma on baterię litowo-jonową. To samo dotyczy laptopów, w samochodach elektrycznych oraz w stacjach magazynowania energii odnawialnej. Choć istnieje na rynku od lat 90., jego pierwsza wersja powstała dwie dekady temu. W czasie kryzysu naftowego lat 70. amerykańska firma Exxon (obecnie ExxonMobil) zatrudniła chemika Stanleya Whittinghama (Nottingham, Wielka Brytania, 1941), aby znaleźć Alternatywy dla paliw kopalnych. Celem było rozpoczęcie od samochodów elektrycznych, a badacz, przechodząc przez Oksford i Stanford, położył podwaliny pod element, który Zmieniłoby to ludzkie zachowanie.

Jego praca z materiałami nadprzewodzącymi zakończyła się pierwszym prototypem baterii litowo-jonowej, która była funkcjonalna, ale niebezpieczna. Dziesięć lat później fizyk Johna Goodenoughawykazał, że zmieniając niektóre pierwiastki, może zmagazynować więcej energii. Postęp poprawiony przez inżyniera Akira Yoshinoktóry wystąpił w pierwszej komercyjnie opłacalnej baterii litowo-jonowej w 1991 roku.

Wszyscy trzej otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii w 2019 roku Za wspólny rozwój akumulatorów litowo-jonowych. w jego adresieWittingan podkreślił znaczenie interdyscyplinarności i międzynarodowej współpracy w poszukiwaniu rozwiązań, których potrzebuje świat. Główne wyzwanie techniczne Ma to na celu poprawę wydajności prądowej akumulatorów, podczas gdy w sferze globalnej łańcuch dostaw towarów musi zostać zmieniony i należy zachęcać do recyklingu. mówi naukowiec, który w listopadzie odwiedził Fundację Ramóna Arecesa w Madrycie, aby podzielić się wykładem na temat zmian klimatu i krytycznej roli magazynowania energii.

Upraszanie. Jak się czujesz, gdy cały świat nosi coś, co wymyśliłeś?

Odpowiedź. To niesamowite, ale spodziewaliśmy się tego. Kiedy zaczynaliśmy pracować z bateriami litowymi, interesowały nas samochody elektryczne. Nie było czegoś takiego jak iPhony i laptopy. To rewolucja komunikacyjna zapoczątkowała baterie litowe.

Musimy postawić na odnawialne źródła energii, a zaliczam do nich energię jądrową.

s. ExxonMobil był wielkim wsparciem dla tego wynalazku. Czym dziś zajmują się firmy?

znaleziono R. Kiedy dołączyłem do Exxon, większość dużych firm miała tak zwane korporacyjne laboratoria badawcze. Przeprowadziliśmy podstawowe badania dotyczące firmy. To wszystko zniknęło około 1990 i 1995 roku. Firmy muszą to robić dzisiaj, ponieważ jako jedyne mogą bezpośrednio badać przyszły biznes, ale myślę, że są bardziej zaniepokojone wyniki giełdy w przyszłym miesiącu niż to, co stanie się za pięć czy dziesięć lat. W latach 70. bardziej interesowali się perspektywą długoterminową.

s. W tym czasie nie poczyniono dalszych inwestycji w ulepszenie baterii litowych, ponieważ uznano to za wcześnie i niepotrzebnie, więc czy teraz jest już za późno?

znaleziono R. Musimy to zrobić teraz. Nie możemy spalać węgla i musimy pozbyć się większości ropy. Dlatego musimy mieć nowy Odnawialne źródła energii To wymaga przechowywania. Należy przeprowadzić więcej badań, aby akumulatory były lepsze, bezpieczniejsze i bardziej przystępne cenowo. Nie mamy innego wyboru.

s. W większości krajów zmagazynowana energia pochodzi z węgla, ropy i gazu.

znaleziono R. Przede wszystkim musimy mieć zieloną energię. Stan Nowy Jork nie wytwarza już energii elektrycznej z węgla. Widziałem, że Anglia chce uzyskać elektryczność z paneli słonecznych w Maroku i kładą tam bardzo duży kabel elektryczny. W Skandynawii prawie w całości wykorzystywana jest energia wodna. Więc myślę, że kraje się zmienią. Problemy energetyczne, które wynikły z konfliktu między Rosją a Ukrainą, uczą nas, że nie można polegać na innych krajach w zakresie gazu i ropy. Musimy postawić na odnawialne źródła energii, a zaliczam do nich energię jądrową. Bateria to tylko sposób na magazynowanie energii do czasu, kiedy zechcesz jej użyć.

s. Jaki jest następny krok, który masz nadzieję zobaczyć?

znaleziono R. Chcemy podwoić gęstość energii, magazynowanie energii baterii litowych. W Stanach Zjednoczonych spadła ze 120 USD za kWh do około 60 USD. Musimy pozbyć się niektórych materiałów, których używamy teraz, takich jak kobalt. Może powinniśmy przestać używać tak dużo niklu. Popraw także elektrolit, czyli płyn znajdujący się w akumulatorze.

To, co nazywam atrapą baterii, nie ma w środku żadnej elektronicznej ochrony, więc może się zapalić.

s. Czy wzrost gęstości energii zwiększa ryzyko eksplozji?

znaleziono R. Wszędzie tam, gdzie magazynowana jest energia, nie jest to szczególnie bezpieczne. Gdyby silnik benzynowy został wynaleziony dzisiaj, nie pozwolilibyśmy, aby pod samochód wlano 20 galonów (75 litrów) benzyny, a następnie postawiono na nim fotelik dziecięcy. Jesteśmy do tego przyzwyczajeni i tak samo będzie z samochodami elektrycznymi. Ale baterie powinny być bezpieczniejsze i być może będziemy musieli przestać kupować bardzo tanie modele z niektórych krajów.

s. w tym Stopień doktora honoris causa po otrzymaniu Nagrody Nobla, Powiedziałeś, że dobra bateria może działać wiecznie. Czy te na rynku są dobrej jakości?

znaleziono R. Bateria została zaprojektowana tak, aby działała tak długo, jak urządzenie, na którym jej używasz. Nikt nie chce płacić za 20-letnią baterię, aby włożyć ją do telefonu i wymieniać co trzy lub cztery. Ale jeśli go zmienisz, musisz upewnić się, że jest to naprawdę dobra bateria. To, co nazywam atrapą baterii, nie ma w środku żadnej elektronicznej ochrony, więc może się zapalić.

Pierwszą rzeczą jest oszczędność energii. To najprostszy sposób, aby pomóc w transformacji energetycznej

s. Czy rządy robią wystarczająco dużo, aby je regulować?

znaleziono R. Muszą nalegać, aby każda obsługiwana bateria spełniała normy krajowe. W Stanach Zjednoczonych wiele osób nie przestrzega tego zakazu, a pożary wybuchają, ponieważ ludzie noszą go w swoich domach. Sterowanie nie jest świetne, ale są dostępne na rynku i są tanie. Musisz być ostrożny.

s. Czy recykling jest odpowiedzią na zapewnienie, że podaż odpowiada popytowi?

znaleziono R. W USA celem jest recykling wszystkich baterii, aw stanie Nowy Jork ich utylizacja jest zabroniona. Te na komórce są w 100% kobaltowe, więc są warte dużo pieniędzy. Dlatego powinniśmy zachęcać ludzi do recyklingu. Jednym z przykładów są baterie, innym półprzewodniki, a także tworzywa sztuczne. Czasami, nawet jeśli chodzi o recykling, Nie wiadomo, czy faktycznie jest poddawany recyklingowi, czy też wysyła (śmieci) do krajów rozwijających się. Firmy, które je wytwarzają, powinny być zmuszone do ich recyklingu u źródła. To musi pochodzić od rządów.

s. Elon Musk jest właścicielem największej na świecie firmy zajmującej się samochodami elektrycznymi. Czy powinieneś wykorzystać swoje wpływy, aby zachęcić do recyklingu?

znaleziono R. Nie jestem pewien, czy lubi takie rzeczy. Jeden z jego byłych inżynierów założył firmę recyklingową obok dużej fabryki akumulatorów w Nevadzie (USA). Twierdzą też, że będzie to firma wydobywcza: wydobywają stare baterie, aby uzyskać wszystkie zawarte w nich materiały. Nikt mu ostatnio nie ufał.

s. Chiny przyznały wiele dotacji Aby zakup samochodu elektrycznego był tańszy. Dlaczego Stany Zjednoczone i Europa nie robią tego w ważniejszy sposób?

znaleziono R. Stany Zjednoczone i Europa mogłyby sprzedawać więcej samochodów, gdyby miały niezbędne akumulatory i materiały. W Stanach Zjednoczonych czas oczekiwania wynosi od 12 do 24 miesięcy, jest to kwestia łańcucha dostaw. Nie mamy zakładów produkcyjnych, nie mamy kopalń, nie mamy też wyszkolonych ludzi. Wielu dużych producentów baterii to południowokoreańskie firmy, takie jak LG, Samsung i SK, które obecnie budują fabryki w Stanach Zjednoczonych. Tak naprawdę chcemy, aby Amerykanie wytwarzali własne baterie; Wyobrażam sobie, że europejskie rządy chcą tego samego. Musimy uciec od tego zepsutego globalnego łańcucha dostaw. Widzieliśmy, że podczas Covid-19 nie mogliśmy dostać maseczek. Teraz nie możemy dostać półprzewodników. Musimy wszystko zregionalizować.

Musimy uciec od tego zepsutego globalnego łańcucha dostaw. Widzieliśmy go w maseczkach podczas Covid-19. Dzieje się tak teraz z półprzewodnikami

s. Czy ten problem zostanie rozwiązany w ciągu najbliższych kilku lat?

znaleziono R. W Stanach Zjednoczonych istnieje znacząca tendencja do uniezależniania się od Azji. Nie możemy pozwolić, aby 100% czegoś pochodziło z jednego miejsca, bez względu na to, gdzie się znajduje. Potrzebujemy większej różnorodności.

s. Gdybyś teraz zaczął szukać, co byś zrobił?

znaleziono R. Najciekawsze dziś dziedziny nauki to nie chemia czy fizyka, ale raczej kompromis między tymi dwiema dyscyplinami. Innym jest wszystko, co odnosi się do biomedycyny, która znajduje się między biologią, inżynierią, chemią i medycyną. To są dwa duże obszary, które uważam za najbardziej ekscytujące. Lubię robić to, co nazywam ukierunkowanymi badaniami, które zaczynają się od badań podstawowych, ale mają na celu moją pracę w przyszłości.

s. Na poziomie osobistym, jak możesz przyczynić się do tej zmiany energii?

znaleziono R. Pierwszą rzeczą jest oszczędność energii. Najprostszym sposobem jest zużywanie mniejszej ilości energii we wszystkim, co robimy. Osoba w Stanach Zjednoczonych zużywa prawie dwa razy więcej energii niż osoba w Europie. Z pewnością możemy zmniejszyć. Mam nadzieję, że obywatele Europy również mogą ograniczyć swoje wydatki. Potrzebujemy więcej transportu publicznego, żeby ludzie nie jeździli sami. Kiedy pracowałem dla Exxon, wszyscy używaliśmy samochodu. to było normalne. Wydaje się, że to już się nie dzieje.

Możesz śledzić technologia kraju w Facebook s Świergot Lub zarejestruj się tutaj, aby otrzymać Biuletyn tygodniowy.