Advertisements
Advertisements

ﻣﻮﻗﻊ ﺻﺪﻱ اﻟﺒﻠﺪ

صدى البلد
الإشراف العام
إلهام أبو الفتح
رئيس التحرير
أحمد صبري
Advertisements
الإشراف العام
إلهام أبو الفتح
رئيس التحرير
أحمــد صبـري
Advertisements

أمريكي وبريطاني وياباني.. قصة 3 علماء فازوا بجائزة نوبل للكيمياء.. بسبب ابتكارهم بطارية الليثيوم الأقوى بالعالم

الخميس 10/أكتوبر/2019 - 03:02 ص
لحظة الإعلان عن الفائزين
لحظة الإعلان عن الفائزين بجائزة نوبل للكيمياء
Advertisements
أماني إبراهيم
- الفائزون بـ نوبل للكيمياء.. تعرف على قصة نجاح 3 علماء في تطوير أقوى بطارية بالعالم
- أكيرا يوشينو.. قصة الياباني الأكثر انتظارا للفوز بجائزة نوبل للكيمياء
- 97 عاما من البحث العلمي.. قصة البروفيسور جودونوف الفائز بجائزة نوبل للكيمياء

فاز ثلاثة علماء هم جون ب.جودنوف، ومان ستانلي ويتنجهام، وأكيرا يوشينو، بجائزة نوبل في مجال الكيمياء لعام 2019، بسبب عملهم على ابتكار وتطوير بطاريات الليثيوم أيون.

وقالت لجنة نوبل: "لقد أحدثت بطاريات الليثيوم أيون ثورة في حياتنا وتستخدم في كل شيء من الهواتف المحمولة إلى أجهزة الكمبيوتر المحمولة والسيارات الكهربائية من خلال عملهم، وضع الفائزون بالكيمياء لهذا العام الأساس لمجتمع لاسلكي خالٍ من الوقود الأحفوري".

- قصة نجاح 3 علماء في تطوير أقوى بطارية بالعالم:
ابتكار وتطوير العلماء الثلاثة لهذه البطارية جعل العالم الخالي من الوقود الأحفوري ممكنًا، لأنه يتم استخدامها في كل شيء بدءًا من تشغيل السيارات الكهربائية وحتى تخزين الطاقة من المصادر المتجددة.

ووفقا للموقع الرسمي لجوائز نوبل فإن من النادر أن يلعب عنصر ما دورًا رئيسيًا في فكرة الفوز بجائزة نوبل، ولكن جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 لها بطل واضح وهو عنصر الليثيوم، هذا العنصر القديم تم إنشاؤه خلال الدقائق الأولى من الانفجار العظيم قبل ملايين الأعوام، ولم تكتشفه البشرية إلا في عام 1817، عندما قام الكيميائيان السويديان يوهان أوجست أرفويدسون ويونس جاكوب بيرزيليوس بتنظيفها من عينة معدنية من منطقة أوتو مين، في أرخبيل ستوكهولم.

سمى بيرزيليوس العنصر الجديد بكلمة يونانية وهي "الليثوس"، وعلى الرغم من نطق الاسم الصعب إلا أنه يعد أخف عنصر صلب، ولهذا السبب يكون وزنه خفيف في البطاريات بالهواتف المحمولة التي نحملها الآن.

ومن المعروف عن عنصر الليثيوم، أنه معدن لديه إلكترون واحد فقط في غلاف الإلكترون الخارجي، وهذا سبب قوي لانجذاب الليثيوم لذرة أخرى، وعندما يحدث هذا، يتم تشكيل أيون الليثيوم المشحون إيجابيا والذي يعد أكثر استقرارا، ولكي يحدث هذا يتطلب ليثيوم نقي ولكن الكيميائيون السويديون لم يجدوا فعليًا ليثيوم نقي، ولكن هذه الأيونات موجودة في الملح على سبيل المثال.

أيونات الليثيوم غير مستقرة ومن الممكن أن تتفاعل مع الهواء لهذا يجب تخزينها في الزيت، وفي أوائل سبعينيات القرن العشرين، استخدم ستانلي ويتنجهام محرك الليثيوم الهائل لإطلاق إلكترونه الخارجي عندما طور أول بطارية ليثيوم فعالة، وفي عام 1980 ضاعف جون من إمكانات البطارية، وخلق الظروف المناسبة لبطارية أكثر قوة ومفيدة للغاية.

وفي عام 1985، عمل أكيرا يوشينو على تطويرها ونجح في التخلص من الليثيوم النقي من البطارية، وبدلًا من ذلك تمركزه بالكامل على أيونات الليثيوم، والتي تعد أكثر أمانًا من الليثيوم النقي، مما جعل البطارية قابلة للتطبيق في الممارسة العملية، وأصبحت بطاريات الليثيوم أيون أكبر فائدة للبشرية، لأنها مكنت من تطوير أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف المحمولة والسيارات الكهربائية وتخزين الطاقة الناتجة عن الطاقة الشمسية وطاقة الرياح.

- أكيرا يوشينو الياباني الأكثر انتظارا للفوز بجائزة نوبل للكيمياء:
يرصد «صدى البلد» أبرز المعلومات عن العالم الياباني أكيرا يوشينو الملقب بالرجل الأكثر انتظارا للفوز بجائزة نوبل.

الكيميائي أكيرا يوشينو مخترع بطارية ليثيوم أيون، ولد في 30 يناير عام 1984 بمدينة سويتا في اليابان، والتحق بجامعة كيوتو وتخصصة في دراسة الهندسة الكيميائية، واستكمل دراسته بحصوله على الماجستير في عام 1972 من نفس الجامعة، ثم حصل على الدكتوراة من جامعة أوساكا في الهندسة.

شغل أكيرا العديد من المناصب، ففي بدايته عمل في مختبر كاواساكي التابع لشركة أساهي كاسي في عام 1972 وعمل على تطوير بطارية الليثيوم أيون، واستمر بها عشرون عاما، ثم عمل كمدير مجموعة تطوير المنتجات بقسم الدعاية لبطارية الليثيوم أيون.

أصبح أكيرا الكيميائي الياباني أستاذ زميل بجامعة كيوتو، وزميل مؤسس لمؤسسة أساهي كاسي، وعمل لفترة طويلة على تطوير بطارية الليثيوم أيون، وفي عام 1981، بدأ أكيرا يوشينو في البحث في البطاريات القابلة لإعادة الشحن باستخدام البولي أسيتيلين، وهو بوليمر موصل بالكهرباء اكتشفه هيديكي شيراكاوا، الذي حصل في وقت لاحق (في عام 2000) على جائزة نوبل في الكيمياء لاكتشافه.

وفي عام 1983 ابتكر يوشينو بطارية النموذج القابلة لإعادة الشحن باستخدام أكسيد الليثيوم الكوبالت (LiCoO 2 ) وكان هذا النموذج الأولي، الذي لا تحتوي فيه مادة الأنود نفسها على أي ليثيوم، وتهاجر أيونات الليثيوم من الكاثود LiCoO 2 إلى الأنود أثناء الشحن، واستخدم البولي أسيتيلين منخفض حقيقي للكثافة مما يعني أن السعة الكبيرة تتطلب حجم بطارية كبير.

وواجه عدة مشاكل خلال عمله أولها عدم الاستقرار للذرات، لذلك حول يوشينو الليثيوم إلى مادة كربونية كأنود وفي عام 1985 قام بتصنيع أول نموذج أولي للـ LIB وحصل على براءة الاختراع الأساسية له ويعد هذا مولد بطارية الليثيوم أيون الحالي.

تم تسويق هذه البطارية حينها من قبل شركة سوني في عام 1991، ووصف يوشينو التحديات وتاريخ عملية الاختراع في فصل من كتابه الذي أصدره في عام 2014، واكتشف يوشينو أن المواد الكربونية ذات بنية بلورية معينة كانت مناسبة كمواد أنود، وهذه هي مادة الأنود التي استخدمت في الجيل الأول من LIBs التجارية. وطور يوشينو جامع تيار رقائق الألمنيوم الذي شكل طبقة التخميل لتمكين الجهد العالي للخلايا بتكلفة منخفضة.

صمم يوشينو هيكل الملف اللولبي للـ LIB لتوفير مساحة سطح إلكترون كبيرة، وفي عام 1986 صنع مجموعة من النماذج للبطارية معادة الشحن، بناءا على بيانات اختبار السلامة من تلك النماذج الأولية.

سنوات طويلة قضاها "أكيرا" على تطوير فكرة واحدة وهي البطاريات معادة الشحن، وكان واثقًا من أن الاكتشافات التي عمل عليها ستفوز بجائزة نوبل، لكنه لم يتوقع ان يحصل عليها وهو حي، وقال يوشينو في مؤتمر صحفي في اليابان، اليوم الأربعاء، بعد فوزه بجائزة نوبل للكيمياء: "اعتقدت أنه سيتعين علينا الانتظار لفترة طويلة، لذا اعتدت أن أقول للناس إنها قد تكون فترة انتظار طويلة لكننا سنفوز بالتأكيد طالما جاء دورنا حتى لو بعد وفاتي.. إعلان اسمي اليوم مفاجأة لي".

وسيحصل العلماء الثلاثة على مبلغ 9 ملايين كرونة، أي حوالي 908 ألف دولار يتم تقاسمها، وميدالية ذهبية وشهادة لكل منهم، وسيحصلون عليها في حفل ينعقد في العاشر من ديسمبر في ستوكهولم عاصمة السويد، وهو ذكرى وفاة نوبل عام 1896 مع خمسة فائزين آخرين بجائزة نوبل، فيما يتم تسليم الجائزة السادسة، جائزة نوبل للسلام، في أوسلو بالنرويج، في نفس اليوم.

وهذه أبرز الجوائز الذي فاز بها الكيميائي الياباني:
- جائزة التكنولوجيا الكيميائية من الجمعية الكيميائية في اليابان عام 1998.
- جائزة قسم تكنولوجيا البطارية من الجمعية الكهروكيميائية عام 1999.
- جوائز إيشيمورا في الصناعة، وجائزة الإنجاز الجدير بالتقدير في عام 2001.
-جائزة تقدير للعلوم والتكنولوجيا من قبل وزير التعليم والثقافة والرياضة والعلوم والتكنولوجيا في عام 2003.
- الميدالية مع الشريط الأرجواني، من حكومة اليابان في عام 2004.
- جائزة Yamazaki-Teiichi من مؤسسة الترويج لعلوم المواد والتكنولوجيا في اليابان في عام 2011.
- جائزة C & C وجائزة من مؤسسة في NEC في عام 2011.
- وسام IEEE لتكنولوجيا البيئة والسلامة من IEEE في عام 2012.
- جائزة الطاقة العالمية في عام.
- جائزة تشارلز ستارك درابر في عام 2014.
- جائزة اليابان في عام 2018.
- جائزة المخترع الأوروبي في عام 2019.
-وأخيرا جائزة نوبل في الكيمياء في عام 2019.

- أول تصريح لـ أكيرا:
قال أكيرا يوشينو، الحائز على جائزة نوبل في الكيمياء، اليوم، إن بطاريات الليثيوم أيون لا غنى عنها لإنشاء مجتمع منخفض الكربون مدعوم بطاقات متجددة حتى يتمكن العالم من خفض انبعاثات الكربون.

واضاف خلال مداخلة هاتفية، أنه يمكن استخدام المركبات الكهربائية التي تحمل بطاريات الليثيوم أيون لتخزين الكهرباء، ويمكن أن تساعد في تعزيز الاستخدام المستدام للطاقة المتجددة الناتجة من الطاقة الشمسية ومصادر الطاقة الأخرى النظيفة، مثل طاقة الرياح، وفقا لوكالة أسوشيتد برس الإخبارية.

وتابع أن استخدام بطاريات الليثيوم أيون يعد أمر هام بالنسبة للسيارات الكهربائية، موضحا أنه عندما يتم استخدام السيارات الكهربائية على نطاق واسع، فإن ذلك يتطلب إنشاء مخازن عملاقة لتوليد الطاقة الشمسية وطاقة الرياح، وهذا سيساهم في بيئة أفضل.

وأشار في حديثه إلى قضية المناخ العالية، حيث قال أنه عند توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة فذلك سياسهم في حل مشكلة تغير المناخ.

- البروفيسور جودونوف الفائز بجائزة نوبل للكيمياء و97 عاما من البحث العلمي:
يرصد «صدى البلد» أبرز المعلومات عنه، فقد ولد جون بانيستر جودنوف في 22 يوليو عام 1922 في يينا بألمانيا، وأبويه إروين رامسديل جودنوف، وهيلين مريم جودنو، وكان والده يعمل على دراسة الدكتوراة في مدرسة اللاهوت بجامعة هارفارد بعد ولادة جون بفترة قصيرة، وأصبح فيما بعد أستاذ في تاريخ الدين في جامعة ييل الألمانية.

أما الأخ الأكبر لجون فهو عالم الانثروبولوجيا بـ سلفانيا، وتلقيا تعليمهما في الأعوام الأولى بمدرسة داخلية تعى "مدرسة جروتون"، ثم استكمل جون دراسته وحصل على درجة البكالوريوس في الرياضيات بامتياز مع مرتبة الشرف من جامعة ييل في عام 1944.

خدم جون في الجيش الأمريكي كعالم أرصاد جوية خلال الحرب العالمية الثانية، ثم استكمل دراسته بحصوله على الماجستير والدكتوراة وحصل عليها في الفيزياء تحت إشراف كلارينس زينر بجامعة شيكاو في عام1952.

وخلال حياته المهنية المبكرة، عمل باحثا في مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وخلال هذا الوقت كان جزءا من فريق متعدد التخصصات، وأدت جهوده البحثية إلى التوصل فيما بعد إلى قواعد التبادل المناطيسي للمواد.

تابع جون مسيرته كرئيس لمختبر الكيمياء غير العضوية في جامعة أكسفورد، حيث توصل إلى الكاثود وهو المادة المستخدمة في البطاريات في أوائل عام 1980، واكتشف أيضا المواد الاساسية لتطوير البطاريات القابلة لإعادة الشحن خفيفة الوزن.

خلال أعوامه المهنية الأولى عمل عمل باحثًا في مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وخلال هذا الوقت كان جزءًا من فريق متعدد التخصصات وكان مسؤولا عن تطوير الذاكرة المغناطيسية، وأدت جهوده البحثية للتوصل إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) المستخدمة في الهواتف وأجهزة الكمبيوتر.

تابع مسيرته كرئيس لمختبر الكيمياء غير العضوية في جامعة أكسفورد، حيث توصل إلى الكاثود المادة المستخدمة في البطارية القابلة للشحن (ليثيوم أيون) المستخدمة حاليا في كل الأجهزة الإلكترونية المحمولة اليوم، وحصل على جائزة اليابان في عام 2001 لاكتشافاته للمواد الأساسية لتطوير البطاريات القابلة لإعادة الشحن خفيفة الوزن.

عمل أستاذا في جامعة تكساس في أوستن وتخصص في أقسام الهندسة الميكانيكية والهندسة الكهربائية منذ عام 1986، وواصل بحثه حينها حول التوصيل الأيوني للمواد الصلبة والأجهزة الكهروكيميائية، ومازال في هذا المنصب حتى الآن رغم ان عمره يتخطى 97 عاما أملًا في التوصل إلى طفرة أخرى في تكنولوجيا البطاريات.

في 28 فبراير 2017، نشر جودنوف وفريقه في جامعة تكساس ورقة في مجلة الطاقة والعلوم البيئية لتوصلهم لبطارية صلبة منخفضة التكلفة، وغير قابلة للاحتراق، وتتميز بدورة حياة طويلة، ومعدلات سريعة من الشحن والتفريغ، بدلًا من الإلكتروليتات السائلة، وتستخدم البطارية إلكتروليتات تمكن من استخدام أنود فلز قلوي.

ويعد البروفسور جودنوف عضو في الأكاديمية الوطنية للهندسة، والأكاديمية الوطنية للعلوم، والأكاديمية الفرنسية للعلوم، وقام بتأليف أكثر من 550 مقالة، و85 فصل لكتب مختلفة، وخمسة كتب، بما في ذلك مؤلفان أساسيان عن المغناطيسية والروابط الكيميائية ، وفاز جودونوف بجائزة Enrico Fermi لعام 2009، وهي أقدم جائزة رئاسية تمنحها حكومة الولايات المتحدة ويحصل الفائز بها بمبلغ قيمته 375 ألف دولار.

وفي عام 2010 تم انتخابه عضوا أجنبيا في الجمعية الملكية، وفي 1 فبراير 2013 حاز على الميدالية الوطنية للعلوم، وفي عام 2015 تم إدراج اسمه مع إم ستانلي ويتنجهام للبحث الرائد الذي أدى إلى تطوير بطارية ليثيوم أيون في قائمة الفائزين بجائزة Clarivate Citation، وفي عام 2017 حصل على جائزة ويلش في الكيمياء، وفي عام 2019 حصل على وسام كوبلي من الجمعية الملكية.
Advertisements
Advertisements