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2019年诺贝尔化学奖揭晓,这三位科学家因发明“锂电池”获奖

2019-11-07 17:56:13 点击数:3139

2019年诺贝尔化学奖刚刚宣布。瑞典皇家科学院宣布约翰·古德伊尔、斯坦利·惠廷翰和吉野明获得2019年诺贝尔化学奖。瑞典皇家科学院表示,将赞扬他们对锂离子电池的贡献。

获奖的原因是:“他们创造了一个可充电的世界”。

目前,锂离子电池被用于为全世界的便携式电子设备供电。我们使用这些便携式电子设备来交流、工作、学习、听音乐和寻找知识。锂电池还促进了远程电动汽车的发展以及太阳能和风能等可再生能源的储能。现在,这种重量轻、可充电且功能强大的电池已经被用于从手机到笔记本电脑和电动汽车的所有领域。它还可以储存大量太阳能和风能,从而使无化石燃料的社会成为可能。

根据诺贝尔奖得主的官方网站,锂离子电池的基础是在20世纪70年代的石油危机中奠定的。斯坦利·惠廷汉姆致力于开发能够实现化石燃料无能源技术的方法。他开始研究超导体,发现了一种非常富含能量的材料,他用这种材料在锂电池中制造创新的阴极。它由二硫化钛制成,在分子水平上有一个空间可以容纳(嵌入)锂离子。电池的阳极部分由金属锂制成,它有很强的释放电子的能力。这就产生了一种实际上有很大潜力的电池,电压刚刚超过2伏。然而,锂金属是反应性的,电池太容易爆炸而无法使用。

约翰古德足够预言,如果阴极由金属氧化物而不是金属硫化物制成,阴极将具有更大的潜力。经过系统的研究,他在1980年证明嵌入锂离子的氧化钴可以产生高达4伏的电压。这是一个重要的突破,将带来更强大的电池。

Akira yoshino在1985年基于good tower的阴极建立了第一个商业上可行的锂离子电池。他没有在阳极使用活性锂,而是使用石油焦,一种可以嵌入锂离子的碳材料,比如阴极的氧化钴。其结果是一种重量轻、耐用的电池,在性能下降之前可以充电数百次。锂离子电池的优点是它们不是基于分解电极的化学反应,而是基于锂离子在阳极和阴极之间的来回流动。

简而言之,自1991年锂离子电池首次进入市场以来,它已经彻底改变了我们的生活。诺贝尔奖官方网站称,“它们为无线、无化石燃料的社会奠定了基础,并极大地促进了人类发展。”

诺贝尔奖的创始人瑞典人阿尔弗雷德·诺贝尔本人就是一位发明硝化甘油炸药的化学家。根据他的意愿,诺贝尔化学奖将授予那些在化学方面有重要发现和成就的人。

自1901年以来,诺贝尔化学奖已经颁发了110次。受第二次世界大战的影响,本着“不短缺,不滥用”的原则,化学奖已经8年没有颁发了。到2018年,180人获得了诺贝尔化学奖。

从上一份诺贝尔化学奖得主名单中可以看出,许多获奖者的成就并非来自传统的化学研究,而是涉及生物学和物理学等多门学科。因此,诺贝尔化学奖也被嘲笑为“综合科学奖”。例如,1908年,英国物理学家卢瑟福因“元素转化和放射化学研究”获得诺贝尔化学奖。

许多科学家一直渴望因其科学研究成果获得诺贝尔奖,但许多人一生中从未等待过这样的机会,例如俄罗斯化学家门捷列夫(Mendeleev),他指出了元素周期表。

1869年门捷列夫制定了元素周期表,元素周期表是宇宙的基本规律之一,也为人类理解自然提供了一把精确的标尺。1906年门捷列夫获得诺贝尔化学奖提名。然而,由于一些法官认为“很难评估是谁在理论上发现了元素周期表”,门捷列夫以一票之差输给了制备元素氟的法国化学家莫瓦萨姆。次年门捷列夫因病去世。

与门捷列夫的遗憾相比,命运似乎特别偏爱居里夫人。她不仅两次获得桂冠,而且她的家人也多次获得诺贝尔奖。1903年,居里夫妇因为他们对放射性的研究而分享了诺贝尔物理学奖。八年后,她再次获得化学奖,从而成为世界上第一位获得两项诺贝尔奖的科学家。居里夫妇不止一对。1935年,玛丽·居里的大女儿艾琳和丈夫因合成新的放射性核素而共同获得诺贝尔化学奖。

虽然诺贝尔化学奖看起来“很高”,但它的研究结果并不“很冷”。在过去的一百年里,诺贝尔奖的许多成就让你我受益匪浅。

每天晚上,五颜六色的霓虹灯照亮这个城市。霓虹灯通过充入玻璃管的低压惰性气体在高压电场下冷阴极的辉光放电发光。1904年,拉姆齐发现了六种惰性气体,并确定了它们在元素周期表中的位置,获得了诺贝尔化学奖。

我们都熟悉心脏、大脑、骨骼...核磁共振成像可以详细观察到这些情况,这有助于医生做出诊断。恩斯特因其对核磁共振成像的巨大贡献获得了1991年诺贝尔化学奖。

Dna(脱氧核糖核酸)一直是一个热门词汇。它可以形成基因指令,记录包括人类在内的所有动物中最神秘的“代码”。三名科学家因发现了dna的双螺旋结构而获得了2009年诺贝尔化学奖。目前,基因治疗和基因育种已经在许多领域得到应用。

1995年诺贝尔化学奖授予保罗·克劳斯、马里奥·莫林和舍伍德·罗兰,因为他们在平流层臭氧化学领域做出了贡献,特别是提出了平流层臭氧受到人类活动影响的问题。他们的研究引起了全世界对臭氧层的关注,并促使国际社会及时采取一致行动保护臭氧层。减少氟化物排放成为共识。如今,我们生活中使用的许多冰箱已经是无氟冰箱了。

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