وقد ساعد العمل على إنشاء بطاريات الليثيوم أيون البروفيسور ستانلي ويتينغهام مؤخرًا في الحصول على الجائزة الرئيسية لـ VinFuture، ولكن في وقت اختراعه، لم يتم استقباله بشكل جيد لأن المنتج كان جديدًا للغاية.
البروفيسور ستانلي ويتينغهام (82 عامًا)، من جامعة بينجهامبتون، جامعة ولاية نيويورك، الولايات المتحدة الأمريكية، هو واحد من أربعة علماء حصلوا على جائزة VinFuture الكبرى بقيمة 3 ملايين دولار أمريكي (ما يعادل 73 مليار دونج)، مع اختراعه الذي يخلق أساسًا مستدامًا للطاقة الخضراء من خلال إنتاج الخلايا الشمسية وتخزينها باستخدام بطاريات ليثيوم أيون.
اخترع البروفيسور ستانلي ويتينغهام مبدأ عمل بطارية أيونات الليثيوم، ورسّخ دورها كناقل شحن فعال. وكانت مساهماته حاسمة في تطوير بطارية أيونات الليثيوم، المستخدمة في كل شيء، من الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة إلى السيارات الكهربائية.
قبل ظهور بطاريات الليثيوم أيون، كان النوعان الأكثر شيوعًا من البطاريات في العالم هما البطاريات الحمضية والقلوية. عيب هذه البطاريات هو انخفاض إنتاجها من الطاقة. فالبطاريات القلوية والنيكل سامة للغاية، لدرجة أنها لم تعد تُستخدم في الأماكن العامة اليوم. في حين أن البطاريات الحمضية أقل سمية، إلا أن إعادة تدويرها واستخدامها أمر صعب. أما بطاريات الليثيوم أيون، فمساحتها أصغر، لكنها تُنتج طاقة أكبر بخمس مرات، وهي قابلة لإعادة التدوير بنسبة 99%، وهذا هو الفرق.
مع ذلك، حوالي عام ١٩٧٤، ابتكر ستانلي ويتينغهام وفريقه البحثي أول نسخة من بطارية أيون الليثيوم، القادرة على تخزين الطاقة. إلا أنه قال: "لم يلقَ استحسانًا، ربما وُلد منتجنا قبل أوانه بكثير"، كاشفًا أنه اضطر إلى أخذ استراحة لمدة تتراوح بين ٨ و١٠ سنوات لأنه لم يُلاحظ.
صرح بصراحة أن هذا النوع من البطاريات كان يُستخدم في البداية بشكل رئيسي في الصناديق السوداء وبعض أنواع الساعات. لاحقًا، أدركت بعض الشركات المصنعة الكبرى ضرورة هذه التقنية. على سبيل المثال، أرادت شركة سوني دمج هذه التقنية في منتجاتها، فلجأت إليه، ومنذ ذلك الحين ازدادت شهرة هذا النوع من البطاريات.
الرئيس فو فان ثونغ (يسار) يُقدّم الجوائز للفائزين الأربعة بجائزة فين فيوتشر ٢٠٢٣، البروفيسور ستانلي ويتينغهام (وسط). تصوير: جيانج هوي
كانت مساهمته اكتشاف أن وضع أيونات الليثيوم بين صفائح كبريتيد التيتانيوم يُولّد الكهرباء، مستغلاً بذلك الطاقة الهائلة لليثيوم لتحرير إلكترونات الطبقة الخارجية. أوضح البروفيسور ستانلي أن أهم ما يميز تقنية البطاريات هو قدرتها على تخزين الطاقة وشحنها بسرعة. هذه ميزة يتطلع إليها الجميع. آلية عمل هذه التقنية تشبه شطيرة ذات طبقات، في وسطها مركب ليثيوم. عند الشحن، تُسحب الليثيوم للشحن، ثم تُدفعه مرة أخرى إلى تلك الطبقات.
كان رائدًا في مفهوم تداخل الأقطاب الكهربائية. كما ركّز على تحسين الاستقرار الهيكلي وسعة دوران البطاريات، من خلال تطبيق تفاعلات تداخل متعددة الإلكترونات لتعزيز استقرارها وسعتها.
من ستة إلى ثمانية أعضاء أساسيين في البداية، توسعت مجموعة البروفيسور البحثية تدريجيًا لتشمل ما يقرب من 30 شخصًا، بمن فيهم متعاونون من فيزيائيين وعلماء مواد. مع ذلك، قال السيد ستانلي إن مسار البحث لم يكن دائمًا سلسًا، فقد مرّ وقت لم تعد فيه أبحاث البطاريات موضوعًا ساخنًا.
أما الآن، فقد استُخدمت بطاريات أيون الليثيوم في كل ما يحتاج إلى بطاريات، من الهواتف والساعات وأجهزة الكمبيوتر إلى المركبات، وحتى الشركات الكبرى التي تُنتج الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. قال: "كان عليّ التقاعد قبل عشرين عامًا، لكنني لم أتوقع أن أجلس هنا اليوم، وأرى تزايد استخدام المركبات الكهربائية للبطاريات، مثل شركة فينفاست للسيارات الكهربائية والحافلات الكهربائية والدراجات النارية الكهربائية".
ستانلي ويتنجهام. الصورة: فوك فان
تقاسم ستانلي ويتينغهام جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2019 مع جون جوديناف (جامعة تكساس) وأكيرا يوشينو (جامعة ميجو) لعمله في تطوير أول بطارية ليثيوم أيون. ووفقًا لمؤسسة نوبل، أحدثت بطاريات الليثيوم أيون ثورة في حياة الإنسان منذ طرحها في السوق عام 1991، مما أرست أسس مجتمع لاسلكي خالٍ من الوقود الأحفوري. كما ساهم تطوير بطاريات الليثيوم أيون في جعل المركبات الكهربائية ممكنة، وحفز تطوير الاتصالات اللاسلكية.
قال مازحًا إنه لم يعد لديه الوقت الكافي لاختبار ما إذا كانت بطاريات الليثيوم هي "الأبطال الذين أنقذوا الأرض" من المشاكل البيئية. لكنه قال إنه كان مهتمًا بالاستدامة في مجالي البطاريات والبيئة طوال مسيرته العلمية. يجب إنتاج البطاريات باستخدام طاقة أقل، كما أن نقلها آلاف الأميال من بلد إلى آخر يستهلك الكثير من الطاقة، لذا يأمل أن تتمكن المناطق والدول من إنتاج بطاريات الليثيوم الخاصة بها.
عند سؤاله عن بطاريات الليثيوم التي تستخدم معادن نادرة قابلة للنفاد، قال البروفيسور ستانلي ويتينغهام إنهم يهدفون إلى تجنب استخدام المعادن التي تتطلب عمالة الأطفال لاستخراجها. لا يزال النيكل مستخدمًا على نطاق واسع، بينما يتميز الفوسفات بكثافة طاقة منخفضة ولكنه أرخص، لذا يركزون على الترويج له. كما أشار إلى أنه إذا استُخدمت أشباه الموصلات بكفاءة، فستكون هناك حاجة أقل للبطاريات. وقال: "قبل عشر سنوات، عندما كنا نستخدم أجهزة الكمبيوتر، كنا نشهد ارتفاع درجة حرارتها، أما الآن، فنادرًا ما نشهد هذه الظاهرة لأن أشباه الموصلات في أجهزة الكمبيوتر تعمل بكفاءة أعلى بكثير".
ستانلي ويتينغهام أستاذٌ حاليًا في جامعة بينغهامتون، منذ انضمامه إليها عام ١٩٨٨. تضمّ المجموعة البحثية التي يعمل بها علماءً كبارًا، وتبحث أيضًا عن باحثين شباب، ويأمل في التواصل معهم. في زيارته الثالثة لفيتنام، قدّم نصيحتين للعلماء الشباب، هما: البحث الدائم في القضايا التي تهمّكم وتثير حماسكم، وعدم التركيز كثيرًا على المال. ثانيًا، يجب أن تكونوا مستعدين للاستثمار في المجالات الصعبة، مع التحلّي بعقلية المخاطرة، وتجنّبوا التحفظ المفرط.
نهو كوينه
[إعلان 2]
رابط المصدر
تعليق (0)