09.10.2019 12:20 |

Chemie-Auszeichnung

Nobelpreisträger „schufen wiederaufladbare Welt“

Der diesjährige Nobelpreis für Chemie geht an den US-Forscher John Goodenough, den Briten Stanley Whittingham und den Japaner Akira Yoshino für die Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien. Das gab die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften am Mittwoch in Stockholm bekannt. Das Nobelpreis-Komitee würdigte die Preisträger mit den Worten: „Durch ihre Arbeit haben sie die Voraussetzungen für eine drahtlose und von fossilen Brennstoffen freie Gesellschaft geschaffen und damit den größten Nutzen für die Menschheit gebracht.“ Die Forscher hätten eine „wiederaufladbare Welt geschaffen“.

Die leistungsstarken Lithium-Ionen-Akkus würden überall verwendet, in Handys, Laptops und Elektrofahrzeugen. Zudem könnten sie signifikante Energiemengen aus Sonnen- und Windkraftanlagen speichern und damit eine Gesellschaft ohne fossile Brennstoffe ermöglichen.

Langer Weg bis zum besten Ergebnis
Der Grundstein für Lithium-Ionen-Akkus wurde in den 1970er-Jahren während der Ölkrise gelegt. Stanley Whittingham (77) von der Binghamton University im US-Bundesstaat New York begann zu dieser Zeit Supraleiter zu erforschen und entdeckte dabei mit Titandisulfid ein extrem energiereiches Material. Dieses nutzte er als innovative Kathode in einer Lithium-Batterie. Metallisches Lithium als Anodenmaterial setzt viele Elektronen frei, womit die Batterie großes Potenzial gehabt hätte - wäre metallisches Lithium nicht sehr reaktiv und die Batterie damit explosiv.

John B. Goodenough von der University of Texas in Austin, mit 97 Jahren der älteste Wissenschaftler, der bisher den Nobelpreis erhalten hat, erkannte, dass die Kathode noch größeres Potenzial hätte, wenn sie aus einem Metalloxid statt eines Metallsulfids bestehen würde. Nach einer systematischen Suche zeigte er 1980, dass mit einer Kathode aus Kobaltoxid bis zu vier Volt erzeugt werden können. Das Nobelpreis-Komitee bezeichnete das als „wichtigen Durchbruch, der zu deutlich leistungsfähigeren Batterien führte“.

Auf Basis der Kathode von Goodenough entwickelte Akira Yoshino (71) von der Meijo University im japanischen Nagoya 1985 die erste kommerziell verwertbare Lithium-Ionen-Batterie. Statt reaktives Lithium in der Anode verwendete er ein Kohlenstoffmaterial (Ölkoks). Das Ergebnis war ein strapazierfähiger Akku, der sich durch sein geringes Gewicht auszeichnet und Hunderte Male aufgeladen werden kann, bevor sich seine Leistung verschlechtert.

1991 kamen dann die ersten Lithium-Ionen-Batterien auf den Markt. Ihr Vorteil besteht laut dem Nobelpreis-Komitee darin, dass sie nicht auf chemischen Reaktionen beruhen, die die Elektroden zerstören, sondern auf dem Fluss von Lithium-Ionen, die sich zwischen Anode und Kathode hin- und herbewegen.

US-Forscher führen Preisträger-Liste an
Den allerersten Chemie-Nobelpreis hatte im Jahr 1901 der Niederländer Jacobus van‘t Hoff für die Entdeckung von Gesetzen der Osmose erhalten. Seither gingen die meisten Auszeichnungen an US-Forscher. Im vergangenen Jahr ging der Preis zur Hälfte an die US-Wissenschaftlerin Frances Arnold, zur anderen Hälfte an den US-Forscher George Smith und seinen britischen Kollegen Gregory Winter. Sie wurden für Methoden ausgezeichnet, welche die Mechanismen der Evolution gezielt für chemische Reaktionen einsetzen, etwa die Produktion maßgeschneiderter Enzyme oder Antikörper.

Auszeichnung mit 826.000 Euro dotiert
Am Montag war der Medizin-Nobelpreis bekannt gegeben worden, am Dienstag der Physik-Nobelpreis. Am Donnerstag werden die Literatur-Nobelpreisträger für 2018 und 2019 verkündet, am Freitag folgt der Friedensnobelpreis. Den Abschluss bildet am kommenden Montag die Auszeichnung für Wirtschaftswissenschaften. Der Preis ist wie im Vorjahr mit neun Millionen Schwedischen Kronen (rund 826.000 Euro) dotiert, übergeben wird er wie immer am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.

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