نوبل الكيمياء 2019 وبطاريات الليثيوم

قررت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم أن تمنح جائزة نوبل الكيمياء 2019 إلى: 

• (جون ب. جودنوف- John B. Goodenough) 
• (ام. ستانلي ويتنغهام- M. Stanley Whittingham)
• (اكيرا يوشينو-Akira Yoshino)

 وذلك لتطويرهم بطاريات الليثيوم.

نبذة عن الفائزين بجائزة نوبل الكيمياء 2019

ستانلي ويتنغهام

ولد عام 1941 في بريطانيا وحصل على شهادة الدكتوراه عام 1968 من جامعة أوكسفورد، وعمل بروفيسور في جامعة بينغهامتون في الولايات المتحدة الأمريكية.

جون جودنوف

ولد عام 1922 في مدينة جينا في ألمانيا وحصل على شهادة الدكتوراه عام 1952 من جامعة شيكاغو بأمريكا، وشغل منصب رئيس كلية كوكريل الهندسية في جامعة تكساس.

اكيرا يوشينو

ولد عام 1948 في مدينة سويتو في اليابان وحصل على شهادة الدكتوراه عام 2005 من جامعة أوساكا اليابانية، كما حصل على الزمالة الفخرية من مؤسسة اساهي كاساي في طوكيو، وعمل بروفيسور في جامعة مياجو في اليابان.

بطاريات الليثيوم وسبب فوزها بجائزة نوبل الكيمياء 2019

بفضل هؤلاء العلماء تمكن العالم من صنع كل الأشياء التي يمكن إعادة شحنها، تُستخدم تلك البطاريات القوية في كل شيء بداية من الهواتف المحمولة وحتى أجهزة اللابتوب والأجهزة الكهربائية، أضف على ذلك قدرتها على تخزين كميات كبيرة من طاقة الرياح والطاقة الشمسية، جاعلةً حلم الاستغناء عن الوقود الحفري ممكناً.

دور ستانلي ويتنغهام

بدأت فكرة صنع بطاريات الليثيوم أيون أثناء أزمة الوقود في السبعينيات، سعى وقتها العالم ستانلي ويتنغهام إلى تطوير تقنيات توفر طاقة بعيدة عن الوقود الحفري. فبدأ بحثه بدراسة المواد (فائقة التوصيل-Superconductors) وأكتشف حينها مادة غنية بالطاقة استخدمها في صنع قطب كاثود مبتكر في بطارية الليثيوم، تلك المادة كانت (ثنائي كبريتيد التيتانيوم – titanium disulfide) والتي – على المستوى الجزيئي – تمتلك مسافات بينية تستطيع استيعاب أيونات الليثيوم. أما قطب الأنود فقد استخدم ستانلي معدن الليثيوم في صنعه والذي يمتلك قدرة كبيرة على فقد الإلكترونات.

وبهذا أُنتجت أول بطارية بجهد عظيم يقدر ب 2 فولت، بالرغم كون معدن الليثيوم شديد التفاعل وكون البطارية قابلة للانفجار حينها.

دور جون جودنوف

جاء بعد ذلك دور العالم جون جودنوف، الذي تنبأ بإمكانية زيادة جهد بطارية الليثيوم بمجرد تبديل ثنائي كبريتيد المعدن بأوكسيد المعدن. وبعد بحث قدمه عام 1980، توصل إلى أن استخدام قطب كاثود مصنوع من أوكسيد الكوبالت مع أيونات الليثيوم ينتج بطارية بجهد يصل إلى 4 فولت، والذي كان اكتشاف جلل وقتها، جذب انتباه جميع الأوساط العلمية.

دور اكيرا يوشينو

باستخدام قطب الكاثود الذي طوره جودنوف، قام اكيرا يوشينو عام 1985بابتكار أول نسخة من بطاريات الليثيوم الآمنة التي يمكن استخدامها تجارياً. فبدلاً من استخدام الليثيوم النشط الغير آمن في قطب الأنود، قام باستخدام (فحم الكوك- petroleum coke) وهو مادة كربونية تملك نفس خصائص قطب الكاثود من حيث قدرتها على استيعاب أيونات الليثيوم.

تضافر جهود العلماء الثلاثة

وكانت نتيجة جهود العلماء الثلاثة بطارية قوية يمكن إعادة شحنها مئات المرات قبل أن يقل أداءها، فالشيء المميز في بطاريات الليثيوم أيون أن عملها لا يعتمد على تفاعل كيميائي يقوم بتدمير الأقطاب، لكن على انسياب أيونات الليثيوم ذهاباً وأياباً بين قطبي الكاثود والأنود.

وبدخول بطارية الليثيوم السوق التجاري عام 1991، حدثت ثورة في عالمنا وانفتح الطريق أمام غزو التقنيات اللاسلكية والطاقة الغير أحفورية حياتنا.