Дунё заряд олмоқда. Кимё бўйича Нобель мукофоти кимларга, нима учун берилди?

Кимё бўйича 2019 йилги Нобель мукофоти олимлар Жон Гуденаф, Стэнли Уиттингҳэм ва Акира Ёсинога литий-ион батареяларини ишлаб чиқарганликлари учун берилди. 

«Ҳозирги кунда ушбу енгил, қайта қувватланувчи ва шу билан бирга кучли батарея исталган техника учун — уяли телефонлардан тортиб ноутбуклар ва электромобилларга қадар ишлатилади», - дея таъкидланган Нобел қўмитаси баёнотида.

Илмий оламнинг олий мукофоти қайта ишланган ихтиро учун тақдим этилиши камёб ҳодиса.

Литий-ион батареяларни ҳеч қанақасига технологик янгилик деб бўлмайди — улардан фойдаланила бошланганига аллақачон ўн йиллар бўлди ва шунчалик кенг тарқалдики, сайёра аҳолисининг катта қисми уларни чўнтакларида ташиб юришибди дейилса муболаға бўлмайди.

BBC'нинг рус хизмати ушбу ихтиро дунёни қандай ўзгартиргани ва нега айнан ҳозир Швеция илмий академияси томонидан тан олинганини қисқача (100та сўз билан) ва кенгроқ (500 сўзли) изоҳловчи мақолани эълон қилди.

Қисқача

Электр қувватини сақлаш ва уни ихчам ҳолда ўзингиз билан олиб юришга имкон берувчи қурилмаларнинг аҳамияти катта. 

Батареялар барча симсиз электроникаларнинг ишлашини таъминлайди, улар ёрдамида биз ўзаро алоқа ўрнатамиз, ишлаймиз, ўқиймиз, мусиқа тинглаймиз ва янги маълумотлар ўрганамиз.
Бунда ҳар қандай батареянинг энг аҳамиятли хусусиятлари учта: унинг оғирлиги, ишлаш давомийлиги ва қайта зарядлаш имкониятининг сони.

Нобел мукофотининг янги лауреатлари томонидан ишлаб чиқилган литий-ион батареялари ушбу сифат меъёрларига мутлақо мос келади.

Улар енгил, ихчам ва шу билан бирга жуда кучли — яъни катта миқдордаги қувватни тўплаш ва сақлашга қодир, шунингдек сифат жиҳатидан йўқотишларсиз минглаб қувватлантиришларга бардош бера олади. 

Айнан шунинг учун ҳам улар деярли барча мобил қурилмаларнинг ишлаб чиқариш жараёнида истисноларсиз қўлланиб келинмоқда.

Батафсил

Тасаввур қилиб кўринг-а, электр энергияси талаб этадиган ҳар қандай қурилма — тиш чўткаси ва уяли телефондан тортиб то электродрел, видеокамера ва автоуловгача —ҳеч қандай истисносиз фақат розеткадан, яъни стационар электр тармоғига уланган ҳолда ишласа, дунё қандай бўларди?

Энди атрофга назар ташланг ва замонавий инсонларнинг ҳаракатланиш эркинлиги уларнинг батареялари имкониятларига қанчалар боғлиқлигини тушуниб етасиз. Атрофимиздаги олам бу заряд оладиган оламдир.

Албатта, аккумулятор батареяларини, аниқроқ қилиб айтадиган бўлсак автоном қувват олувчи элементларни ихтиро қилган инсонлар Жон Гудэнаф, Стэнли Уиттенҳэм ва Акира Ёсино эмас. 

Аммо айнан ушбу изланувчилар замонавий электрониканинг эҳтиёжларини қондириш учун уларни етарлича енгил, кучли ва ихчам қилиб тайёрлаб, мобил қурилмалар ишлаб чиқарувчилар учун янги уфқларни очиб беришган.

Илк литий батареялар бозорда 1990-йилларнинг бошларида пайдо бўлишидан олдин бутун дунё XIX асрда ихтиро қилинган технологиялардан фойдаланар эди. Улар ҳозирга кунга қадар истеъмолда — лекин юмшоқ қилиб айтганда, мобил гаджетларни ишлаб чиқариш учун тўла мос эмас.

Агар сиз бензин ёки дизел ёқилғисида ишловчи оддий автомобил аккумуляторини учратган (ёки уни кўтариб кўрган) бўлсангиз, гап нима ҳақида кетаётганини англайсиз.

Ушбу 150 йил олдин ишлаб чиқарилган қўрғошин-кислота батареяси қўрғошин оксидининг сулфат кислотаси билан реакцияси орқали электр энергиясини ишлаб чиқаради. Шунга кўра унинг вазни оғир: қўрғошин жуда оғир металл, у мис ва кумушга нисбатан кўпроқ тош босади.

Кейинги авлод батареялари (улар ҳам эски, 1899 йилга тааллуқли)  қувватнинг ишқорли элементлари эди — аввал уларга қўрғошиндан тўрт баравар енгил бўлган никель, кейин эса янада енгилроқ рух ишлатилган. Бироқ уларни қайта қувватлантириш мутлақо имконсиз эди — бу каби батареялар асосан бир марта ишлатилган.

Олимлар бир неча ўн йиллар давомида литюм батареяларини яратиш устида иш олиб боришган, чунки литюм табиатда учровчи энг енгил металлдир: у қўрғошинга нисбатан 20 марта, рухдан 13 баравар ва ҳаттоки сувдан икки баравар кам вазнга эга.

Аммо шуни таъкидлаш зарурки, литюм ҳаддан ташқари беқарор элемент бўлиб, унинг юқори кимёвий фаоллигини жиловлаш ва тўғри мақсадга йўналтириш жуда мушкул. 
Айнан Жон Гудэнаф, Стэнли Уиттенҳэм ва Акира Ёсино бу ишнинг уддасидан чиқишди.

Уларнинг кўп йиллик изланишлари аввало литюм, кейинчалик эса мобил электроника соҳасида ҳақиқий инқилоб бўлган литий-ион батареялари дунё юзини кўришига имкон берди. У енгил, кучли ва тезда қайта зарядланишга қодир эканлиги аён бўлди. 

Айни хусусияти унинг кенг тарқалишига асос бўлди ва бизнинг кундалик эҳтиёжимизга хизмат қилувчи деярли барча гаджетлар таркибига киради. Худди шу технология электромобиллар ва транспортнинг аккумуляторда ишлайдиган бошқа турларида сайр қилишимиз имконини тақдим этмоқда. 

Грета Тунбергнинг бунга нима алоқаси бор?

Нобел мукофотига лойиқ кўрилган технология қанчалик инқилобий бўлмасин, уни янгилик деб бўлмаслиги ҳақида юқорида ҳам таъкидлаб ўтдик. Нега мукофот энди берилди?

Бу саволга жавоб Нобел қўмитаси баёнотининг иккинчи қисмида яширинган бўлиши мумкин: бу батареялар «қуёш ва шамолдан олинган қувватнинг катта миқдорини ўзида сақлаш хусусиятига эга, бу эса қазиб олинадиган углеводород хом ашёси ишлатишни тўхтатишга имкон беради.

«Яшил» энергетиканинг асосий муаммоларидан бири шундаки, у тармоқни узлуксиз қувват билан таъминлай олмайди. Тунги вақтларда қуёш батареялари тин олгани сингари, шамол йўқ вақтда шамол электростанциялари ҳам фойда бермайди.

Қуёш ва шамол энергияси ҳар куни ва ҳар соатда тармоққа уланиши учун унинг захира миқдорини сақлаши мумкин бўлган батареялар керак бўлади ва энергия етишмовчилигида улар етказиб берилиши зарур.

Сир эмаски, литий-ион батареяларининг афзалликлари айниқса долзарб бўлиб қолди ва иқлим ўзгаришлари дунёнинг бош сиёсий муаммоларидан бирига айланган айнан ҳозирги пайтда энг юқори илмий мукофотга сазовор бўлди.