Nobelova nagrada za hemiju (2019)

Danas je Kraljevska akademija nauke objavila imena ovogodišnjih dobitnika Nobelove nagrade za hemiju. Po trećinu ovogodišnje Nagrade dobili su Džon B. Gudinaf (John B. Goodenough), M. Stenli Vitingam (M. Stanley Whittingham) i Akira Jošino (Akira Yoshino) za razvoj litijum-jonskih baterija.

Razvojojem litijum-jonskih baterija dobitnici ovogodišnje Nobelove nagrade za hemiju dali su izuzetno značajan doprinos napretku uređaja na koje smo svi navikli i bez kojih ne možemo da zamislimo dan. Ova lagana, punjiva i moćna baterija sada se koristi u svemu, od mobilnih telefona do laptopa i električnih automobila.

Kako je navedeno u obrazloženju ovogodišnje Nobelove nagrade za hemiju litijum-jonske baterije se globalno koriste za napajanje prenosne elektronike koju koristimo za komunikaciju, rad, učenje, slušanje muzike i istraživanje. Ove baterije takođe su omogućile razvoj električnih automobila sa velikom autonomijom kretanja i skladištenje energije iz obnovljivih izvora, poput solarne energije i vetra.

Osnove litijum-jonske baterije postavljene su tokom naftne krize 70-ih hodina XX veka. Stenli Vitingam radio je na razvoju metoda koje bi mogle voditi ka energetskim tehnologijama bez upotrebe fosilnih goriva. Krenuo je sa istraživanjem superprovodnika i otkrio je izuzetno energetski bogat materijal koji je koristio za pravljenje inovativnih katoda u litijumskim baterijama. Ove katode napravljene od titanijum-disulfida koji, na molekularnom nivou, ima prostor u koji mogu da se “smeste” – interkaliraju – litijumski joni.

Anoda baterije je delimično napravljena od metalnog litijuma, koji ima veliku “težnju” za oslobađanje elektrona. To je rezultiralo baterijom koja je bukvalno imala veliki potencijal, nešto veći od 2 V. Međutim, metalni litijum je reaktivan i baterija je bila previše eksplozivna da bi bila primenljiva.

Džon Gudinaf je predvidio da će katoda imati još veći potencijal ako se napravi korišćenjem metalnog oksida umesto metalnog sulfida. Posle sistematske pretrage, 1980. godine pokazao je da kobaltov oksid sa interkaliranim jonama litijuma može da proizvede napon od čak 4 V. Ovo je bio važan proboj i dovelo je do baterija veće snage.

Na osnovu Goodenough-ove katode, Akira Jošino je 1985. godine stvorio prvu komercijalno održivu litijum-jonsku bateriju. Umesto da koristi reaktivni litijum u anodi, koristio je naftni koks, karbonski materijal koji, poput katodnog oksida kobalta, može interkalirati litijum jone .

Rezultat je bila lagana, čvrsta baterija koja se mogla napuniti bekoliko stotina puta pre nego što se performanse pogoršaju. Prednost litijum-jonskih baterija je ta što se ne zasnivaju na hemijskim reakcijama koje razgrađuju elektrode, već na jonima litijuma koji teku između anode i katode.

Od kad su se prvi put pojavile na tržištu 1991. godine litijum-jonske baterije su transformisale naš život. One su postavile temelje bežičnog društva, bez fosilnih goriva, i od ogromne su koristi za čovečanstvo.

Nobelova nagrada za hemiju do sada je dodeljena 111 puta. Ovu nagradu dobilo je 184 naučnika, od kojih su samo 5 bile žene. Najmlađi dobitnih Nobelove nagrade za hemiju imao je 35, a najstariji 97 godina.

Objavljivanje imena dobitnika Nobelove nagrade za ovu godinu nastavlja se i narednih dana. Sutra, u četvrtak, tradiconalno biće objavljena imena dobitnika Nagrade za književnost, u petak za mir i u ponedeljak za ekonomiju.