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Negocios M&E

Nobel de Química para desarrollo de baterías de litio

John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham y Akira Yoshino

ENERNEWS/MINING PRESS/Agencias

La semana de los Premios Nobel y se entregó el de Química a John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham y Akira Yoshino "por el desarrollo de baterías de iones de litio".

"Las baterías de iones de litio han revolucionado nuestras vidas y se utilizan en todo, desde teléfonos móviles hasta computadoras portátiles y vehículos eléctricos. A través de su trabajo, los laureados de este año han sentado las bases de una sociedad inalámbrica y libre de combustibles fósiles", destacaron desde la academia.

"Este año el Nobel de Química tiene que ver con nuestro mundo recargable", declaró el secretario general Goran K. Hansson. 

El estadounidense Goodenough, de la Universidad de Texas, que con 97 años es la persona más grande en recibir el premio, duplicó el potencial de la batería de litio y creó así las condiciones adecuadas para una batería mucho más potente y útil.

Whittingham, del Reino Unido, profesor de la Universidad Estatal de Nueva York en Binghamton, utilizó el impulso del litio para liberar su electrón externo al desarrollar la primera batería de litio funcional.

El japonés Yoshino, de la Asahi Kasei Corporation y la Universidad de Meijo, fue quien consiguió eliminar el litio puro de la batería, basándose en iones de litio (más seguros que el litio puro) y de este modo logró que la batería funcionara en la práctica.

Mañana se conocerá el de Literatura, que reconocerá a dos escritores en tanto se nombrará también al ganador del año pasado (cuyo nombramiento no se llevó a cabo debido a las denuncias de acoso que recibió la Academia entonces); el viernes se sabrá el nombre del ganador del de la Paz; y, por último, el lunes que viene será el turno del de Economía.

Estos galardones se otorgan cada año, desde 1901, para reconocer a personas o instituciones que hayan llevado a cabo investigaciones, descubrimientos o contribuciones notables a la humanidad en el año anterior o en el transcurso de sus actividades.

Los distinguidos reciben unos 910.00 dólares, que se reparten según la cantidad de beneficiarios, así como una medalla y un diploma en una ceremonia que tiene lugar el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de su fundador Alfred Nobel, en una doble ceremonia en el Konserthus de Estocolmo y en el Ayuntamiento de Oslo.

 

 
El Premio Nobel de Química 2019 fue para los creadores de las baterías de iones de litio
 

El Premio Nobel de Química 2019 fue para los creadores de las baterías de iones de litio Crédito: Twitter

 

Los elegidos de la década 

2018: Frances H. Arnold, George P. Smith (Estados Unidos) y Gregory P. Winter (Reino Unido) por sus trabajos que aplican los mecanismos de la evolución para crear nuevas y mejores proteínas en laboratorio.

2017: Jacques Dubochet (Suiza), Joachim Frank (EEUU) y Richard Henderson (Reino Unido) por haber desarrollado la críomicroscopia electrónica, un método revolucionario de observación de las moléculas en 3D.

2016: Jean-Pierre Sauvage (Francia), Fraser Stoddart (Reino Unido) y Bernard Feringa (Holanda), padres de las minúsculas "máquinas moleculares" que prefiguran los nanorobots del futuro.

2015: Tomas Lindahl (Suecia), Paul Modrich (EEUU) y Aziz Sancar (EEUU/Turquía) por sus trabajos sobre el mecanismo de reparación del ADN, que puede conducir a nuevos tratamientos contra el cáncer.

2014: Eric Betzig, William Moerner (EEUU) y Stefan Hell (Alemania), por desarrollar la microscopía fluorescente de alta resolución.

2013: Martin Karplus (EEUU/Austria), Michael Levitt (EEUU/Reino Unido) y Arieh Warshel (EEUU/Israel), por el desarrollo de modelos multiescala de sistmas químicos complejos.

2012: Robert Lefkowitz y Brian Kobilka (EEUU) por sus trabajos sobre unos receptores que permiten a las células comprender su entorno, un avance esencial para la industria farmacéutica.

2011: Daniel Shechtman (Israel), por haber descubierto la existencia de un nuevo tipo de material, un "cuasicristal".

2010: Richard Heck (EEUU), Ei ichi Negishi y Akira Suzuki (Japón), por haber creado una de las herramientas más sofisticadas de la química que allana el camino a tratamientos contra el cáncer y productos electrónicos y plásticos revolucionarios.

John Goodenough, el ganador del Nobel de 96 años

WSJ

SARA MCFARLANE

En la carrera por dar el próximo salto en la tecnología de la batería, hay una persona de 96 años que no se dará por vencida.

Hace cuatro décadas, John Goodenough ayudó a inventar la batería que se usa para cargar teléfonos celulares, iPads y muchos otros productos electrónicos de la actualidad. Su trabajo hizo que las baterías fueran más potentes y portátiles al introducir óxido de litio y cobalto en su funcionamiento interno.

Ahora  Goodenough quiere acabar con esa creación quitando el cobalto que significaba que su batería de iones de litio podría cargarse más rápido y durar más. En abril, el veterano de la Segunda Guerra Mundial publicó una investigación con tres coautores que, según él, se está utilizando para desarrollar un prototipo de batería sin líquido ni cobalto.

"Mi misión es tratar de ver si puedo transformar el mundo de las baterías antes de morir", dice elGoodenough. "Cuando ya no pueda conducir y me vean obligado a ingresar a un hogar de ancianos, supongo que me retiraré".

El Dr. Goodenough y su compañero de investigación dicen que su trabajo inicial en un prototipo de batería sin cobalto muestra que tiene el doble de densidad de energía que la batería de iones de litio. FOTO: BRENT HUMPHREYS PARA THE WALL STREET JOURNAL

Las mejores baterías son clave para el sector de las energías renovables, donde el suministro de fuentes como la eólica y la solar es tan variable que la energía debe almacenarse para tiempos más reducidos. Los autos eléctricos han tenido problemas para ganar tracción porque sus baterías almacenan menos combustible que un tanque de gasolina. Mientras tanto, los consumidores desean una mayor duración de la batería en sus dispositivos.

Pero los desarrollos en baterías han sido limitados desde que el Dr. Goodenough ayudó a inventar la batería de iones de litio en 1980. Si bien ya hay baterías que no usan cobalto, ninguna es tan poderosa como la versión de iones de litio con cobalto.

El Goodenough y su compañera de investigación, Maria Helena Braga, dicen que la investigación inicial muestra que su batería potencialmente tiene el doble de densidad de energía que la batería de iones de litio.

Eso significa, por ejemplo, que un automóvil eléctrico podría conducir el doble de distancia con una sola carga en comparación con la batería de iones de litio. Esta batería también aumenta en capacidad con el tiempo, dijo. Actualmente, la capacidad de las baterías para almacenar energía se degrada con el uso.

El Goodenough declinó decir con quién está trabajando en un prototipo, citando confidencialidad.

Algunos ingenieros han expresado escepticismo sobre lo que el Dr. Goodenough dice que la batería puede hacer, particularmente que puede aumentar la capacidad con el uso.

El Goodenough también se enfrenta a rivales respaldados por presupuestos de miles de millones de dólares. Tesla Inc. está trabajando con Panasonic Corp. en una batería sin cobalto y dijo que ha reducido el uso del metal en las baterías de su nuevo automóvil eléctrico Modelo 3. El empresario británico James Dyson está desarrollando baterías para automóviles que, según él, serán más seguras, más rápidas de cargar y más potentes.

La propia investigación del Dr. Goodenough ocurrió lejos de una elegante sede corporativa, en una oficina llena de papeles en la Universidad de Texas en Austin, donde es profesor de ingeniería. El físico escribe a mano su investigación y no posee un teléfono celular, evitando la tecnología moderna y móvil que sus baterías hicieron posible. Condce un Honda de 10 años, que espera que dure tanto como él. 

El Goodenough dice que su motivación para desarrollar nueva tecnología de baterías proviene del deseo de ayudar a los autos eléctricos a dejar a la sociedad de depender de los motores de combustión, como el de su Honda. Actualmente, las baterías que alimentan un Nissan Leaf, el primer automóvil eléctrico de pasajeros del mercado masivo del mundo, deben recargarse cada 151 millas, frente a las 300 a 400 millas antes de que un automóvil que funciona con gasolina tenga que llenarse.

El Dr. Goodenough y los investigadores de su equipo, mostrados en un centro de investigación de la Universidad de Texas en un día reciente, han estado probando prototipos de batería. FOTO: BRENT HUMPHREYS PARA THE WALL STREET JOURNAL

"Está motivado por la curiosidad científica, y realmente quiere hacer algo para la sociedad con la ciencia que hace", dice Arumugam Manthiram, profesor de ingeniería en la Universidad de Texas en Austin, que ha trabajado con el Dr. Goodenough durante 33 años.

El Goodenough nunca se benefició económicamente de su invención anterior, ya que firmó los derechos del Establecimiento de Investigación de Energía Atómica del gobierno del Reino Unido, o AERE. Sony Corp. de Japón comercializó la batería y el estado británico recibió tarifas de licencia de todos los fabricantes de baterías hasta que la patente se agotó en 2002.

"Sony dijo que pensábamos que eras rico porque le habíamos dado mucho, mucho dinero a AERE", dice el Goodenough.

 

El Goodenough llega a la universidad entre las 8 y las 8.30 de la mañana y sale alrededor de las 6 de la tarde, trabajando desde su casa durante todo el fin de semana, dice el Dr. Manthiram.

El  Goodenough fue criado en Connecticut por un padre académico que a menudo estaba endeudado porque "aspiraba a estar en un nivel social que era un poco más de lo que podía pagar", dice. No queriendo ser una carga financiera, el Goodenough usó ropa de segunda mano y ganó una beca para un internado de Massachusetts. A pesar de tener dislexia, el Dr. Goodenough se destacó y fue a estudiar matemáticas en la Universidad de Yale.

Durante la Segunda Guerra Mundial, el Goodenough sirvió en la Fuerza Aérea del Ejército de los EE. UU. Como meteorólogo. Mientras esperaba que lo llamaran al deber, leyó una copia del libro "Ciencia y el mundo moderno" del filósofo británico Alfred North Whitehead y se inspiró. 

El Dr. Goodenough, que se muestra aquí durante sus primeros días en la Universidad de Texas en Austin, ayudó a inventar la batería de iones de litio en 1980. Fue un gran avance que allanó el camino para la electrónica móvil de hoy. A la derecha, el Dr. Goodenough y su antiguo colega, Arumugam Manthiram, durante sus días de juventud. El Dr. Manthiram dice que el físico nonnarnarian "está impulsado por la curiosidad científica". FOTOS: COCKRELL SCHOOL OF ENGINEERING, UT (2)

"Tuve una sensación abrumadora que me llegó diciendo: 'Si alguna vez tienes la oportunidad cuando regresas del Ejército para ir a la escuela de posgrado, deberías estudiar física'", dice.

Después de la guerra, el Dr. Goodenough se encontraba entre un puñado de veteranos que el gobierno de los Estados Unidos seleccionó para estudios posteriores en física o matemáticas. Él eligió la física.

Conoció a su esposa, Irene, quien murió hace dos años de Alzheimer, en la Universidad de Chicago y ella lo animó a solicitar una cátedra en la Universidad de Oxford de Gran Bretaña, donde creó el grupo de investigación que creó la batería de iones de litio.

Mientras continúa trabajando en el reemplazo de esa batería, el Dr. Goodenough está supervisando lo que él dice que es su candidato final al doctorado, un estudiante de ciencia e ingeniería de materiales de 24 años.

"Dr. Goodenough dice que voy a ser su último doctorado. estudiante, pero aparentemente dice que cada dos años y luego toma nuevos candidatos ", dice el estudiante Nick Grundish.

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