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
auto
2024. 06. 22. szombat
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

2023 június 25-én vasárnap, a texasi Austinban, 100 évesen elhunyt a Nobel-díjas John B. Goodenough, a lítium-ion akkumulátor megalkotója, aki 90 évesen is aktív volt.

Dr. Goodenough a Nobel-díj előtt viszonylag ismeretlen volt a tudományos és akadémiai körökön kívül. Laboratóriumi áttörését 1980-ban érte el az Oxfordi Egyetemen, ahol olyan akkumulátort hozott létre, amely nagyon gyorsan elterjedt a Földön az okostelefonokban, laptopokban és táblagépekben, valamint olyan életmentő orvostechnikai eszközökben, mint a szívritmus-szabályozók és később a ma használt elektromos járművekben.

forrás: The University of Chicago

Nehéz gyermekkor

John Bannister Goodenough 1922. július 25-én született Jenában, Németországban, Erwin és Helen (Lewis) Goodenough második gyermekeként. Apja az Oxford Egyetemen tanult, majd a család visszatért az Egyesült Államokba és a connecticuti Woodbridgeben telepedett le.

Egy visszaemlékezésében, a „Witness to Grace” (2008) című memoárjában vallotta magáról, hogy egy vallást tanító egyetemi professzor és egy olyan anya gyermeke, akihez soha nem kötődött igazán. Barátok nélkül, három testvére, egy kutya és egy szobalány társaságában, gyakorlatilag magányosan és diszlexiával küzdve nőtt fel, érzelmileg rideg családi környezetben. 12 évesen egy magán-internátusba került ahol ritkán hallott szüleiről. Türelemmel és intenzív gyakorlással legyőzte olvasási nehézségeit, majd latinul és görögül is megtanult. Később a Yale Egyetemen matematikát hallgatott, majd a második világháborúban az Amerikai Légierőhöz került és Új-Fundlandon, valamint az Azori-szigeteken szolgált, ahol meteorológiát tanult. A háború után kormányzati ösztöndíjjal tanulhatott fizikát a Chicagói Egyetemen, ahol 1952-ben doktorált.

1951-ben feleségül vette Irene Wisemant, de közös gyermekük nem született. Irene 2016-ban hunyt el. Karrierjét az M.I.T. Lincoln Laboratóriumában kezdte, ahol az 1950-es és 60-as években olyan csapatok tagja volt, amelyek hozzájárultak a számítógépekben elterjedt ad-hoc memória (RAM) alapjainak lerakásához, valamint terveket dolgoztak ki az ország első légvédelmi rendszeréhez. 1976-ban megszűnt az M.I.T.-n a kutatásainak szövetségi finanszírozása, így Oxfordba költözött, hogy taníthasson és egy olyan kémiai laboratóriumot vezessen, ahol elkezdhette a kutatásait az akkumulátorok területén.

Balra: a LiCoO2 réteges kristályszerkezete. Jobbra: Goodenough Li-ion akkumulátorának koncepciója LiCoO2 katód használatával. | forrás: Svéd Királyi Tudományos Akadémia.

A modern világ régóta keresi azokat az akkumulátorokat, amelyek biztonságosak, megbízhatóak, olcsók és erősek. Az első valódi akkumulátort Alessandro Volta találta fel 1800-ban, aki réz- és cinklemezeket rakott egymásra és egy sós vízzel átitatott ronggyal kapcsolta össze őket. A vezetékek a korongok mindkét végéhez csatlakoztak, és az akkumulátor stabil áramot termelt. A korai elektromos autókban savas ólomakkumulátorokat, amik nem csak nagyok és nehezek voltak, de a gyorstöltést sem bírták. A hordozható elektronikai eszközökben sokáig cink-savas vagy nikkel-kadmium akkumulátorokat használtak.

Jókor jó helyen

Pont akkor, amikor Dr. Goodenough Oxfordba érkezett, az Exxon szabadalmaztatta Dr. Whittingham, brit vegyész első újratölthető akkumulátorát, amelyben lítiumot alkalmaztak a negatív elektródához, valamint a korábban akkumulátorokban nem használt titán-diszulfidot a pozitív elektródához. A lítium, mint a legkönnyebb fém alkalmazása nagy újításnak számított, hiszen magas feszültségen, akár szobahőmérsékleten is működött, de a gyakorlatban nem bizonyult megfelelőnek, mert túltöltve és ismételt újratöltés esetén jellemzően kigyulladt, vagy felrobbant.

A Whittingham akkumulátor vázlata. | forrás: Svéd Királyi Tudományos Akadémia

Dr. Goodenough azonban törekedett a tervek továbbfejlesztésére, és ragaszkodott a lítiumionok használatához. Az áttörést, amelyet két posztdoktori asszisztensével, négy évnyi munka után ért el az jelentette számára, hogy a katódokat lítium és kobalt-oxid rétegekből állította össze, amelyek zsebeket képeztek a lítiumionok számára. Ez a kialakítás magasabb feszültséget eredményezett, és megszűntette az akkumulátorok instabilitását. A kísérletek eredményeképpen az akkumulátor energiasűrűsége kétszer-háromszor nagyobb volt, mint bármely más újratölthető szobahőmérsékletű akkumulátoré, és sokkal kisebb méretben is elérhetővé vált, ugyanakkora vagy jobb teljesítményt nyújtva.

A felfedezés iránt kezdetben kevés érdeklődés mutatkozott ezért az Oxford egyetem nem is akarta szabadalmaztatni, és Dr. Goodenough átruházta a jogokat egy brit atomenergia-kutató szervezetre. Eközben japán és svájci kutatók felfedezték, hogy a lítium rétegelése grafitszerű szénanyaggal javítja az anódot. A japán Dr. Yoshino a kutatást tovább finomítva kizárta a tiszta lítiumot az akkumulátorból, és csak lítiumionokat használt, amelyek biztonságosabbak. Végül ő volt az, aki egy kereskedelmi szempontból is életképes lítiumionos akkumulátort hozott létre az Asahi Kasei Corporation számára, amely a kilencvenes évek elején el is kezdte értékesíteni a technológiát.

John B. Goodenough, a University of Texas at Austinban lévő irodájában egy akkumulátor diagramját rajzolja a táblára, 2000. december 15-én. (photo: Rebecca McEntee) | forrás: s.hdnux.com

1991-ben a Sony is felismerte az új technológia piaci potenciálját és összekapcsolta Dr. Goodenough katódját, valamint egy szénanódot, hogy a világ első biztonságos, újratölthető lítiumionos akkumulátorát megalkossa. Az alkalmazási lehetőségek ekkor széles körben kezdetek elterjedni, a laboratóriumok pedig mindeközben újabb és újabb módszereket találtak az akkumulátorok méretének csökkentésére, összekapcsolására és az energiakibocsátás növelésére. Ekkor gyakorlatilag forradalom tört ki a vezeték nélküli mobil eszközökben és a járművekben használt akkumulátoros alkalmazások területén.

Szerényebb nem is lehetett volna

Dr. Goodenough nem kapott jogdíjat a felfedezéséért, mindössze fizetést a hat évtizedes tudósként és professzorként végzett munkájáért a Massachusetts Institute of Technology-n, az Oxfordon és a Texasi Egyetemen. A pénzzel keveset törődött, sőt jelentős részét eljótékonykodta. Szabadalmait mindig megosztotta kollégáival és a díjaival járó ösztöndíjakat kutatásra és mások ösztöndíjára költötte.

balról jobbra: dr Goodenough, M. Stanley Whittingham és Akira Yoshino megosztott Nobel-díjasok | forrás: www.sciencenews.org

2019-ben, 97 évesen, amikor még mindig aktív kutató volt a Texasi Egyetemen, Dr. Goodenough lett a történelem legidősebb Nobel-díjasa, amikor a Svéd Királyi Tudományos Akadémia bejelentette, hogy megosztva kapja a 900.000 dolláros díjat M. Stanley Whittinghamel és Akira Yoshinoval. Bár a Nobel-díjat így három tudós jegyzi, a szakma egyértelműen Goodenoughnak tulajdonítja az áttöréshez szükséges legfontosabb láncszem megalkotását.

Dr. Goodenough a texasi egyetemen a Virginia H. Cockrell centenáriumi székét birtokolta. Nyolc könyvet és több mint 800 tudományos cikket írt. Kitüntetései között szerepel a Japán-díj, az Enrico Fermi-díj, a Charles Stark Draper-díj, a Welch-díj és a Nemzeti Tudományos Érem, amelyet Barack Obama elnök adományozott neki 2011-ben.

John B. Goodenough a Nemzeti Tudományos Éremmel a nyakában, Barack Obama társaságában | forrás: media.cnn.com

A professzor utolsó éveiben egy új akkumulátoron dolgozott, amelyről azt tartotta, hogy képes lehet tárolni és szállítani a szél-, a nap- és az atomenergiát, megreformálva az elektromos hálózatot és talán forradalmasítva az elektromos autózást a „korlátlan” hatótávot kombinálva a percek alatt történő újratöltés egyszerűségével.

Dr Goodenough alig egy hónap múlva ünnepelte volna 101. születésnapját!

Zvara Szabolcs

Hiszek abban, hogy a legkisebb tettnek is lehet óriási hatása ezért villanyautót használok, amit napelemről töltök. Igyekszem a háztartást műanyagmentesíteni, a hulladékot szelektíven gyűjteni, az elhasznált dolgokat újra felhasználni és amit lehet a saját kertben megtermelni. Jó érzés tudni, hogy ez nem csak nekem számít, ezért csatlakoztam a Villanyautósok.hu csapatához.