ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററി രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനം വാങ്ങിയ കഥ!

ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററി രസതന്ത്രത്തിനുള്ള നോബല്‍ സമ്മാനം വാങ്ങിയ കഥ!



വെള്ളത്തിലിട്ടാല്‍ ഉടന്‍ വെള്ളവുമായി ശക്തമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ച് ഹൈഡ്രജന്‍ പുറത്തുവിടുന്ന ഒരു ലോഹം. അത്യാവശ്യം ചൂടും ഉണ്ടാവും. പുറത്തുവരുന്നത് ഹൈഡ്രജന്‍ ആയതിനാല്‍ തീപിടിക്കാനും പൊട്ടിത്തെറിക്കാനും ഒക്കെ സാധ്യതയും.  അതാണ് ലിഥിയം. സാധാരണഗതിയില്‍ ലിഥിയം ലോഹം സൂക്ഷിക്കുന്നത് മണ്ണെണ്ണയിലോ ഓയിലിലോ ഒക്കെ ആണ്. ഓക്സിജനുമായി കൂട്ടിമുട്ടാതെ സൂക്ഷിക്കാനാണിത്. ഒരു കത്തിയുപയോഗിച്ച് എളുപ്പം മുറിക്കാവുന്ന ഒരു ലോഹംകൂടിയാണിത്. മുറിച്ചയിടം നല്ല വെള്ളിപോലെ തിളങ്ങും. അല്പനേരം അന്തരീക്ഷത്തില്‍ തുറന്നുവച്ചാല്‍ ചാരനിറമാവുകയും ചെയ്യും.

ഇങ്ങനെ തൊട്ടാവാടിയും ക്ഷിപ്രകോപിയും ആയ ലിഥിയത്തെ പിടിച്ചുകെട്ടി ബാറ്ററി ഉണ്ടാക്കുക. അതും പല തവണ റീചാര്‍ജ് ചെയ്യാവുന്ന ബാറ്ററി! മനുഷ്യരുടെ ജീവിതത്തെ തന്നെ മാറ്റി മറിച്ച ഒരു ബാറ്ററി! ഇങ്ങനെയൊരു സാഹസം ചെയ്തതിനാണ് 2019ലെ നോബല്‍ സമ്മാനം മൂന്നുപേര്‍ക്കായി വീതിച്ചത്.  ലിഥിയത്തെ മെരുക്കിയെടുത്ത് ബാറ്ററിയാക്കിയ John B. Goodenough (ജോണ്‍ ബി ഗൂഡ്ഇനഫ്,) , M. Stanley Whittingham (എം സ്റ്റാന്‍ലി വിറ്റിങ്ഹാം), Akira Yoshino (അകിര യോഷിനോ) എന്നീ മൂന്നു പേര്‍ക്ക്.

ജോണ്‍ ഗുഡ്ഇനഫ് ആണ് ലിഥിയംബാറ്ററിക്കു തുടക്കമിട്ട കക്ഷി. ലിഥിയം ബാറ്ററിയുടെ ഒട്ടും സുരക്ഷിതമല്ലാത്ത ഒരു പ്രാഗ്‍രൂപം. പിന്നീട് സ്റ്റാന്‍ലി അതിനെ കുറെക്കൂടി മെച്ചപ്പെടുത്തി. അകിരയാകട്ടേ അതിനെ വിപണിയിലെത്തിക്കാന്‍ കഴിയും വിധം സുരക്ഷിതമായ രീതിയില്‍ പരിഷ്കരിച്ചു.


ലിഥിയത്തിന്റെ കഥ

ലിഥിയം എന്ന മൂലകത്തിന്റെ കഥ തുടങ്ങുന്നത് 1400കോടി കൊല്ലങ്ങള്‍ക്കു മുന്‍പാണ്. പ്രപഞ്ചാരംഭം എന്നു കരുതുന്ന ബിഗ് ബാങില്‍. ബിഗ് ബാങിന്റെ ആദ്യ മിനിറ്റില്‍ത്തന്നെ ലിഥിയം മൂലകം ഉണ്ടായത്രേ. ഹൈഡ്രജനും ഹീലിയത്തിനും ശേഷം രൂപപ്പെട്ട മൂലകം! പക്ഷേ മനുഷ്യര്‍ ഈ ചങ്ങാതിയെ കണ്ടെത്തുന്നത് 1817ല്‍ മാത്രമാണ്.

ആകെക്കൂടി മൂന്ന് ഇലക്ട്രോണാണ് ലിഥിയത്തില്‍ ഉള്ളത്. മൂന്നാമത്തെ ഇലക്ട്രോണിനെ ലിഥിയത്തിന് ഒട്ടും ഇഷ്ടമല്ല. 'നീ എങ്ങോട്ടെങ്കിലും ഇറങ്ങിപ്പോ' എന്ന് എപ്പോഴും ആ ഇലക്ട്രോണിനോട് ലിഥിയം പറഞ്ഞുകൊണ്ടേയിരിക്കും. ഇലക്ട്രോണും തക്കം പാര്‍ത്തിരിക്കുകയാണ്.  ചെറിയൊരു അവസരം കിട്ടിയാല്‍ അപ്പോള്‍ത്തന്നെ സ്ഥലം കാലിയാക്കും ഈ കക്ഷി! ഇലക്ട്രോണെ ഓടിച്ചുകളഞ്ഞ ലിഥിയം പിന്നെ ലിഥിയം അയോണ്‍ ആണ്.  ആ ലിഥിയം അയോണ്‍ ആണ് നമ്മുടെ കഥാനായിക!

കഥ തുടങ്ങുന്നത് ഇരുപതാംനൂറ്റാണ്ടിന്റെ പകുതിയിലാണ്. പെട്രോളും ഡീസലും ഉപയോഗിച്ച് ഓടുന്ന കാറുകളും വാഹനങ്ങളും ഏറെ വര്‍ദ്ധിച്ച സമയം. അവയുടെ പുകയുണ്ടാക്കിയ മലിനീകരണം ഒരു പ്രശ്നമായിത്തുടങ്ങി. കാര്‍ബണ്‍ഡയോക്സൈഡും മറ്റും പതിയെ ഭൂമിയുടെ താപനിലയും ഉയര്‍ത്തിത്തുടങ്ങി. പ്രതിവിധിക്കായുള്ള അന്വേഷണം ചെന്നെത്തിയത് ഒരു നൂറ്റാണ്ടിനു മുന്‍പാണ്, പെട്രോളിയം വ്യാപകമാവുന്നതിനു മുന്‍പ് നിരത്തിലിറങ്ങിയ വൈദ്യുതവാഹനങ്ങളില്‍. ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങള്‍ എന്ന സാങ്കേതികവിദ്യയെ തിരികെ കൊണ്ടുവരാന്‍ പതിയെ കമ്പനികള്‍ ശ്രമം തുടങ്ങി. ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങള്‍ മികവുറ്റതാവണമെങ്കില്‍ മികച്ച ബാറ്ററി വേണം. കൂടുതല്‍ വൈദ്യുതി സംഭരിച്ചുവയ്ക്കാന്‍ കഴിയുന്ന ബാറ്ററി. ഭാരം കുറവുള്ളതും വലിപ്പം കുറവുള്ളതും കൂടുതല്‍ പവര്‍ എടുക്കാന്‍ കഴിയുന്നതും ആയിരിക്കണം വൈദ്യുതവാഹനത്തിനുള്ള ബാറ്ററി. നിലവില്‍ ഉപയോഗിച്ചുകൊണ്ടിരുന്ന ലെഡ്ആസിഡ് ബാറ്ററിക്ക് പക്ഷേ ഈയാവശ്യം പൂര്‍ണ്ണമായി നിറവേറ്റാനാകുന്നില്ല. അതോടെയാണ് പുതിയൊരു സാങ്കേതികവിദ്യയ്ക്കായി ആളുകള്‍ അന്വേഷണം തുടങ്ങിയത്.

പെട്രോളിയം ഇപ്പോള്‍ വറ്റിത്തീരും എന്ന പേടി വന്നതോടെ ഓയില്‍ കമ്പനികളും ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളില്‍ ഗവേഷണം നടത്താന്‍ ആരംഭിച്ചു. എക്സോണ്‍ എന്ന ഓയില്‍ഭീമന്‍ കുറെ പണം ഇത്തരം ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്കായി മാറ്റിവയ്ക്കാന്‍ തയ്യാറായി. സ്റ്റാന്‍ഫഡ് സര്‍വകലാശാലയിലെ സ്റ്റാന്‍ലി വിറ്റിങ്ഹാം ആയിരുന്നു ഗവേഷകരില്‍ ഒരാള്‍.

ഊര്‍ജ്ജസാന്ദ്രത കൂടിയ വസ്തുവിനെ അന്വേഷിച്ചായിരുന്നു സ്റ്റാന്‍ലിയുടെ അന്വേഷണം. ടാന്റലം ഡൈസള്‍ഫൈഡ് എന്നൊരു വസ്തുവുണ്ട്. ഇതിന് അയോണുകളെ തന്റെ ഉള്ളില്‍ സൂക്ഷിക്കാനുള്ള കഴിവ് കൂടുതലാണ്. മുന്‍പ് സൂപ്പര്‍കണ്ടക്റ്റിങ് മെറ്റീരിയലുകളില്‍ ഗവേഷണം നടത്തിയപ്പോള്‍ സ്റ്റാന്‍ലിയുടെ മുന്നില്‍ വന്നുപെട്ട വസ്തുവാണ് ടാന്റലം ഡൈസള്‍ഫൈഡ്. പൊട്ടാസ്യം അയോണുകള്‍ ടാന്റലം ഡൈസള്‍ഫൈഡിന്റെ വൈദ്യുതിയൊഴുകാനുള്ള കഴിവിനെ സ്വാധീനിക്കുന്നതായി അദ്ദേഹത്തിനു മനസ്സിലായി. വിശദമായി പഠിച്ചപ്പോള്‍ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജ്ജസാന്ദ്രത തരാന്‍ കഴിവുള്ള ഒരു മെറ്റീരിയലാണ് ഈ ടാന്റലം ഡൈസള്‍ഫൈഡ് എന്നു ബോധ്യപ്പെട്ടു. ബാറ്ററിയുണ്ടാക്കിയാല്‍ രണ്ട് വോള്‍ട്ടിനു മുകളില്‍ വോള്‍ട്ടേജും ലഭിക്കുന്നുണ്ട്.

പക്ഷേ ഒരു പ്രശ്നം അപ്പോളും ബാക്കിയായി. ഊര്‍ജ്ജസാന്ദ്രതയൊക്കെ ഉണ്ടെങ്കിലും ടാന്റലം അല്പം ഭാരം കൂടിയ വസ്തുവാണ്. ബാറ്ററിക്ക് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നതിലും ഭാരം കൂടും. അങ്ങനെയായാല്‍ ഉദ്ദേശിച്ച ഫലവും ലഭിക്കില്ല. അങ്ങനെയാണ് സ്റ്റാന്‍ലി ഒരു സൂത്രം ചെയ്യുന്നത്. ടാന്റലത്തിനു പകരം ടൈറ്റാനിയം ഉപയോഗിക്കുക! ഗുണവും മെച്ചം ഭാരവും കുറവ്!

പിന്നീടാണ് ഇതിലേക്ക് ലിഥിയം കയറിവരുന്നത്. ഇലക്ട്രോണുകളെ വിട്ടുകൊടുക്കാനുള്ള ലിഥിയത്തിന്റെ കഴിവാണ് സ്റ്റാന്‍ലിയെ ആ വഴിക്ക് ചിന്തിപ്പിച്ചത്. മാത്രവുമല്ല ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ലോഹം കൂടിയാണ് ലിഥിയം. അതിനാല്‍ തന്റെ പരീക്ഷണത്തില്‍ ലിഥിയം അയോണുകളെ പ്രയോജനപ്പെടുത്താം എന്ന് സ്റ്റാന്‍ലി തീരുമാനിച്ചു.  ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയുടെ കഥ അവിടെയാണ് ആരംഭിക്കുന്നത്. സാധാരണതാപനിലയില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഊര്‍ജ്ജസാന്ദ്രതയേറിയ ഒരു ബാറ്ററി സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ തുടക്കം! ഈ കണ്ടെത്തലുമായി സ്റ്റാന്‍ലി എക്സോണ്‍ കമ്പനി അധികൃതര്‍ക്ക് അരികിലേക്കു ചെന്നു. അവരുടെ മീറ്റിങില്‍ ഇക്കാര്യം അവതരിപ്പിച്ചു. ആ ഓയില്‍കമ്പനിയുടെ തീരുമാനം പെട്ടെന്നായിരുന്നു. ഗവേഷണങ്ങളുമായി സ്റ്റാന്‍ലി മുന്നോട്ടുപോവുക. എത്രയും പെട്ടെന്ന് മികച്ചൊരു ബാറ്ററി യാഥാര്‍ത്ഥ്യമാക്കുക!

പക്ഷേ വിചാരിച്ചത്ര എളുപ്പമായിരുന്നില്ല സ്റ്റാന്‍ലിക്കു മുന്നില്‍ കാര്യങ്ങള്‍. പല തവണ ചാര്‍ജു ചെയ്തു നോക്കിയപ്പോഴാണ് ലിഥിയം ബാറ്ററിയുടെ കുഴപ്പം മനസ്സിലായത്. അത് പൊട്ടിത്തെറിക്കുന്നു. ലിഥിയം ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നു. അതുമൂലം ലിഥിയം ഇലക്ട്രോഡുകളില്‍നിന്ന് ലിഥിയം അടിഞ്ഞുകൂടി തൊട്ടടുത്ത ഇലക്ട്രോഡുമായി കൂട്ടിമുട്ടുന്നു. കൂട്ടിമുട്ടിയാല്‍പ്പിന്നെ രക്ഷയില്ല. ഷോര്‍ട്ട്സര്‍ക്യൂട്ട് ആയി ബാറ്ററി പൊട്ടിത്തെറിക്കും! പല തവണ പൊട്ടിത്തെറിയും തീപിടുത്തവും തുടര്‍ന്നു. പരീക്ഷണശാലയിലെ തീയണയ്ക്കാന്‍ മാത്രം വലിയ തുക ചിലവായി കമ്പനിക്ക്.

അലൂമിനിയത്തിന്റെ ഒരു പാളി ലിഥിയം ഇലക്ട്രോഡിയും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിനും ഇടയില്‍ കൂട്ടിച്ചേര്‍ത്തു നടത്തിയ പരീക്ഷണം പക്ഷേ കുറച്ച് ആശയ്ക്കു വകനല്‍കുന്നതായിരുന്നു. അവസാനം 1976ല്‍ ചെറിയ തോതില്‍ ആദ്യത്തെ ലിഥിയം ബാറ്ററി പുറത്തിറങ്ങി. സൗരോര്‍ജ്ജം ഉപയോഗിച്ചു പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ക്ലോക്കുകളിലായിരുന്നു ഇവ ഉപയോഗിച്ചത്.

ഈ സംവിധാനം വലിയതോതില്‍ ഉത്പാദിപ്പിച്ചാല്‍ മാത്രമേ വൈദ്യുതവാഹനങ്ങള്‍ക്ക് ഉപയോഗിക്കാവുന്ന തരത്തിലേക്ക് മാറ്റാനാകൂ. പക്ഷേ മറ്റൊരു പ്രശ്നം അവരെ കാത്തിരുന്നിരുന്നു. വരാനുള്ളത് വഴിയില്‍ തങ്ങില്ലല്ലോ. പെട്രോളിയത്തിന്റെ വന്‍തോതിലുള്ള നിക്ഷേപം ഭൂമിയില്‍ പലയിടത്തും കണ്ടെത്തി. അതോടെ ഓയില്‍വില കുറഞ്ഞു. വൈദ്യുതവാഹനങ്ങളില്‍ പണം മുടക്കാനുള്ള കമ്പനിയുടെ താത്പര്യവും ഇല്ലാതായി!

സ്റ്റാന്‍ലിക്ക് തന്റെ ഗവേഷണങ്ങള്‍ തുടരാന്‍ കഴിയാതെയുമായി!


ജോണ്‍ ഗൂഡ്ഇനഫിന്റെ രംഗപ്രവേശം

അവിടേക്കാണ് നമ്മുടെ ജോണ്‍ ഗൂഡ്ഇനഫ് രംഗപ്രവേശം ചെയ്യുന്നത്. സ്റ്റാന്‍ലി അവസാനിപ്പിച്ചിടത്തുനിന്ന് ജോണ്‍ ഗൂഡ്ഇനഫ് തന്റെ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ആരംഭിച്ചു. കക്ഷി ആള് ചില്ലറക്കാരനൊന്നും അല്ല. ഇന്ന് കമ്പ്യൂട്ടറുകളില്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന റാന്‍ഡം ആക്സസ് മെമ്മറി അഥവാ RAM വികസിപ്പിക്കുന്നതില്‍ പങ്കാളിയായ ഒരു ശാസ്ത്രജ്ഞനാണ്. കുട്ടിക്കാലത്ത് വായിക്കാന്‍ ബുദ്ധിമുട്ടു നേരിട്ട കുട്ടിയായിരുന്നു ജോണ്‍. ആ ജോണാണ് പിന്നീട് RAM വികസിപ്പിക്കുന്നതില്‍ MIT (Massachusetts Institute of Technology) യിലെ ഗവേഷണങ്ങളില്‍ സംഭാവന നല്‍കിയത് എന്നത് അദ്ദേഹം എന്താണ് എന്ന് നമുക്ക് മനസ്സിലാക്കിത്തരുന്നുണ്ട്.

1970കളില്‍ മറ്റു ഗവേഷകരെപ്പോലെ തന്നെ പെട്രോളിയം ഇതര ഇന്ധനങ്ങള്‍ക്കുള്ള അന്വേഷണം ഗൂഡ്ഇനഫിനെയും ആകര്‍ഷിച്ചിരുന്നു. MIT യിലെ ലബോറട്ടിയെ ഫണ്ട് ചെയ്യുന്നത് യു എസ് എയര്‍ഫോഴ്സ് ആണ്. അവരാകട്ടെ തോന്നിയപോലെയുള്ള ഗവേഷണങ്ങളെയൊന്നും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്ന ടീമല്ല! പക്ഷേ ഗൂഡ്ഇനഫിനാകട്ടെ ഊര്‍ജ്ജമേഖലയില്‍ എന്തെങ്കിലും ഒക്കെ ഗവേഷണങ്ങള്‍ നടത്തണം എന്ന ആഗ്രഹവും. ആ സമയത്താണ് ബ്രിട്ടണിലെ ഓക്സഫഡ് സര്‍വകലാശാലയില്‍ ഇന്‍ഓര്‍ഗാനിക് കെമിസ്ട്രി വിഭാഗത്തില്‍ ഒരു പ്രൊഫസറാകാനുള്ള അവസരം അദ്ദേഹത്തിനു മുന്നില്‍ എത്തുന്നത്. കക്ഷി പിന്നെ മുന്‍പിന്‍ നോക്കിയില്ല! ഓക്സ്ഫഡിലേക്ക് ഒറ്റച്ചാട്ടം!

ഗൂഡ്ഇനഫ് വിറ്റിങ്ഹാമിന്റെ ലിഥിയം ബാറ്ററിയെക്കുറിച്ച് കേട്ടിരുന്നു. 2 വോള്‍ട്ടിനു അല്പം മാത്രം മുകളിലാണ് വിറ്റിങ്ഹാമിന്റെ ലിഥിയം ബാറ്ററിയുടെ വോള്‍ട്ടേജ്. ഗൂഡ്ഇനഫിനാകട്ടേ അതിനെയൊന്ന് പരിഷ്കരിച്ചാല്‍ കൊള്ളാമെന്നു തോന്നി. വെറും 2 വോള്‍ട്ടൊന്നും അദ്ദേഹത്തിനു തൃപ്തിയാകുന്നില്ല. അങ്ങനെയാണ് ടൈറ്റാനിയം ഡൈസള്‍ഫൈഡിനു  പകരം മറ്റെന്തെങ്കിലും പകരം വയ്ക്കാനാവുമോ എന്ന ആലോചന തലയില്‍ കയറിയത്. സള്‍ഫൈഡിനു പകരം ഓക്സൈഡ് ആണെങ്കില്‍ കുറെക്കൂടി വോള്‍ട്ടേജ് കിട്ടിയേക്കും എന്ന് ജോണിന്റെ കുരുട്ടുബുദ്ധിക്ക് മനസ്സിലായി. അദ്ദേഹവും ശിഷ്യരും പിന്നീട് അത് കണ്ടെത്താനുള്ള ഗവേഷണങ്ങളിലേക്ക് ഊളിയിട്ടു.

ലിഥിയം അയോണ്‍ ഇടയില്‍ കയറിയിരുന്നാല്‍ ഉയര്‍ന്ന വോള്‍ട്ടേജ് ഉണ്ടാവണം. എന്നാല്‍ ഈ അയോണുകളെ മാറ്റിയാലും ആ മെറ്റല്‍ ഓക്സൈഡിന് ഒന്നും പറ്റാനും പാടില്ല! അവരുടെ അന്വേഷണം ചെന്നെത്തിയത് കൊബാള്‍ട്ട് ഓക്സൈഡ് എന്നൊരു പദാര്‍ത്ഥത്തിലാണ്. ടൈറ്റാനിയം ഡൈസള്‍ഫൈഡിനു പകരം കൊബാള്‍ട്ട് ഓക്സൈഡ് ഉപയോഗിച്ചുനോക്കിയ ഗൂഡ്ഇനഫും  ശിഷ്യരും സന്തോഷംകൊണ്ട് തുള്ളിച്ചാടി! 2 വോള്‍ട്ടില്‍നിന്ന് തങ്ങളുടെ ബാറ്ററി 4 വോള്‍ട്ടിലേക്ക് കുതിച്ചുചാട്ടം നടത്തിയിരിക്കുന്നു! അന്നുവരെ കണ്ടെത്തിയ ഒരു ബാറ്ററിക്കും അവകാശപ്പെടാനില്ലാത്ത ഒരു നേട്ടം! തങ്ങളുടെ ഈ കണ്ടെത്തലിനെ അത്യാവശ്യം പരിഷ്കരിച്ച് നല്ലൊരു ബാറ്ററി ആക്കി മാറ്റിയപ്പോഴേക്കും 1980 പിറന്നിരുന്നു. ജോണ്‍ ഗൂഡ്ഇനഫ് തന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു!

ഓയില്‍ പ്രതിസന്ധി വിട്ടൊഴിഞ്ഞതോടെ വൈദ്യുതവാഹനങ്ങളോടുള്ള താത്പര്യം ലോകമെമ്പാടും കുറഞ്ഞു. ചുളുവില്‍ പെട്രോള്‍ കിട്ടുമ്പോള്‍ ഇലക്ട്രിക് വാഹനത്തില്‍ ഗവേഷണം നടത്തി കാശുകളയുന്നതെന്തിന്? അതിനാല്‍ത്തന്നെ ലിഥിയംബാറ്ററിയെ വികസിപ്പിക്കുന്നതില്‍ പിന്നീട് പടിഞ്ഞാറന്‍ രാജ്യങ്ങള്‍ക്ക് താത്പര്യം ഉണ്ടായില്ല.


അകിര യോഷിനോ

പക്ഷേ ഇങ്ങ് കിഴക്ക്, ജപ്പാനില്‍ സ്ഥിതി അല്പം വ്യത്യസ്തമായിരുന്നു. ഇലക്ട്രോണിക് കമ്പനികളുടെ ലോകതലസ്ഥാനമായിരുന്നു അപ്പോള്‍ ജപ്പാന്‍. ക്യാമറകള്‍, വീഡിയോ ഗയിമുകള്‍, കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍, കോഡ്‍ലെസ് ഫോണുകള്‍ തുടങ്ങി  പല പല ഉപകരണങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്ന നിരവധി കമ്പനികള്‍! ഇവര്‍ക്കെല്ലാം പൊതുവില്‍ ഒരു ആവശ്യം. തങ്ങളുടെ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങള്‍ക്കു പറ്റിയ ഭാരം കുറഞ്ഞ ബാറ്ററി വേണം! അതും റീചാര്‍ജ് ചെയ്യാന്‍ പറ്റിയവ. ലെഡ്ആസിഡ് ബാറ്ററിയെ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങള്‍ക്ക് ഉള്ളില്‍ ആക്കുക എന്നത് ഏറെ ബുദ്ധിമുട്ടേറിയ കാര്യമാണ്. വലിപ്പവും ഭാരവും കൂടും.

ജപ്പാനിലെ ഒരു പ്രമുഖ കമ്പനിയാണ് അസാഹി കസേ കോര്‍പ്പറേഷന്‍ (Asahi Kasei  Corporation ). അവിടെയായിരുന്നു അകിരാ യോഷിനോയ്ക്ക് ജോലി!  ഭാരം കുറഞ്ഞ ഒരു റീച്ചാര്‍ജബിള്‍ ബാറ്ററി വികസിപ്പിച്ചെടുത്താല്‍ അതുണ്ടാക്കുന്ന നേട്ടം ചെറുതൊന്നുമല്ല എന്ന് അകിരായ്ക്ക് ബോധ്യമുണ്ടായിരുന്നു. ഇലക്ട്രോണിക് മേഖലയിലെ കാറ്റ് എങ്ങോട്ടാണ് വീശാന്‍ പോകുന്നത് എന്ന് അദ്ദേഹം കണക്കുകൂട്ടി. ഗൂഡ്ഇനഫ് ഉണ്ടാക്കിയ ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയെ ഒന്നുകൂടി പരിഷ്കരിച്ചെടുത്താല്‍ താന്‍ ഉദ്ദേശിക്കുന്ന കാര്യം നടക്കും. അകിരയുടെ പിന്നീടുള്ള ഗവേഷണങ്ങള്‍ അതിനുവേണ്ടിയായിരുന്നു.

ലിഥിയത്തിന്റെ ഉപയോഗം അധികം വേണ്ടതില്ല ലിഥിയം ബാറ്ററിക്ക് എന്ന് അകിര മനസ്സിലാക്കിയെടുത്തു. ലിഥിയം ലോഹത്തിനു പകരം ലിഥിയം അയോണുകളെ സൂക്ഷിച്ചുവയ്ക്കാനുള്ള ഒരു സംവിധാനം ഉണ്ടായാലും മതി. ഗ്രാഫൈറ്റിന് ലിഥിയം അയോണുകളെ ഉള്‍ക്കൊള്ളാനുള്ള ശേഷിയുണ്ടെന്ന് അതിനിടയില്‍ ഗവേഷകര്‍ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. അകിര തന്റെ ബാറ്ററിയില്‍ ഗ്രാഫൈറ്റ് ഒന്നു പരീക്ഷിച്ചുനോക്കി. പക്ഷേ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിച്ച് ഗ്രാഫൈറ്റ് കേടുവരുന്നു.

അവിടെയാണ് അകിരയുടെ ബുദ്ധി പ്രവര്‍ത്തിച്ചത്. ഗ്രാഫൈറ്റ് കാര്‍ബണിന്റെ ഒരു രൂപമാണ്. ബാറ്ററിയിലെ ഇലക്ട്രോലൈറ്റുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കാത്ത കാര്‍ബണിന്റെ മറ്റേതെങ്കിലും രൂപാന്തരമായാലും കാര്യം നടക്കും! അദ്ദേഹം പരീക്ഷിച്ച വസ്തുക്കളിലൊന്ന് പെട്രോളിയം കോക്ക് ആണ്. പെട്രോളിയം വ്യവസായത്തിലെ ഒരു ഉപോല്‍പ്പന്നമാണ് ഈ സംഗതി. 80 മുതല്‍ 90 ശതമാനം വരെ കാര്‍ബണാണ്. പെറ്റ്കോക്ക് എന്നും വിളിപ്പേരുണ്ട് ഈ കരിരൂപത്തിന്. എന്തായാലും പെട്രോളിയം കോക്കിന്റെ പരീക്ഷണം വന്‍വിജയമായി. കോക്കിന് നെഗറ്റീവ് ചാര്‍ജ് കൊടുത്തതോടെ ലിഥിയം അയോണുകള്‍ സുഖമായി പെറ്റ്കോക്കിന്റെ അകത്ത് കയറിയിരുന്നു. ബാറ്ററി ഓണാക്കിയതോടെ അയോണുകള്‍ കൊബാള്‍ട്ട് ഓക്സൈഡ് ലക്ഷ്യമാക്കി ഒഴുകാന്‍ തുടങ്ങി!
നല്ല സ്ഥിരതയുള്ളതും ഭാരം കുറഞ്ഞതും ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജ്ജസംഭരണശേഷിയും ഉള്ള ബാറ്ററിയുടെ ജനനം! അതും നാല് വോള്‍ട്ട് പൊട്ടന്‍ഷ്യലില്‍!

മറ്റു ബാറ്ററികള്‍ക്കില്ലാത്ത ഒരു ഗുണംകൂടി ഈ അകിരാ യോഷിനോ ബാറ്ററിക്കുണ്ടായി. ഇലക്ട്രോഡുകളെ നശിപ്പിക്കാതെയാണ് അയോണുകളുടെ സഞ്ചാരം. അതായത് നൂറുകണക്കിനു തവണവരെ വീണ്ടും വീണ്ടും ചാര്‍ജു ചെയ്താലും ലിഥിയം ബാറ്ററിക്ക് വലിയ കുഴപ്പമൊന്നും വരില്ലെന്നു ചുരുക്കം! ലിഥിയം ലോഹം നേരിട്ട് ഉപയോഗിക്കാത്തതിനാല്‍ മറ്റൊരു വലിയ ഗുണം കൂടി ഇതിനുണ്ടായി. തീപിടുത്തവും പൊട്ടിത്തെറിയും ഏതാണ്ട് അവസാനിച്ചു!

ലോകത്തെ ഇലക്ട്രോണിക് വ്യവസായത്തെ മാറ്റിമറിച്ച ഒരു കണ്ടെത്തലായിരുന്നു അത്. 1991ല്‍ ലിഥിയം ബാറ്ററി ജപ്പാനില്‍നിന്ന് ലോകവ്യാപകമായി വില്‍ക്കാന്‍ തുടങ്ങി. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളില്‍ അതോടെ ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററി വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കാന്‍ തുടങ്ങി. മൊബൈല്‍ഫോണുകള്‍ വ്യാപകമായതോടെ ലിഥിയംബാറ്ററികള്‍ ഓരോരുത്തരുടെയും കൈകളിലേക്ക് നേരിട്ട് എത്തിച്ചേര്‍ന്നു. ഇന്ന് ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററി കൈവശമില്ലാത്ത ഒരാളെ കണ്ടെത്തുക ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. അത്രത്തോളം വ്യാപകമായിക്കഴിഞ്ഞു ഈ കണ്ടെത്തല്‍!

അകിരയുടെ ബാറ്ററിയെ പിന്നീട് പലരും വീണ്ടും പരിഷ്കരിക്കാന്‍ നോക്കി. ജോണ്‍ ഗൂഡ്ഇനഫ് തന്നെയാണ് അതിലൊരാള്‍. കൊബാള്‍ട്ട് ഓക്സൈഡിനു പകരം അയേണ്‍ ഫോസ്ഫേറ്റ് ഉപയോഗിക്കാം എന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. കൊബാള്‍ട്ട് ഓക്സൈഡിനെക്കാള്‍ പരിസ്ഥിതസൗഹൃദം ആണ് അയേണ്‍ ഫോസ്ഫേറ്റ്.

ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയുടെ ഉത്പാദനം പക്ഷേ അത്ര പരിസ്ഥിതിസൗഹൃദം ഒന്നുമല്ല.  പല തരത്തിലുള്ള മലിനീകരണപ്രശ്നങ്ങള്‍ ഇതുകൊണ്ട് ഉണ്ടാവുന്നുണ്ട്. എന്നാല്‍ ലിഥിയം ബാറ്ററി ഉണ്ടാക്കിയ ഊര്‍ജ്ജവിപ്ലവം മറ്റൊരു തരത്തില്‍ ഈ മലിനീകരണപ്രശ്നത്തെ മറികടക്കുന്നുണ്ട്. പരിസ്ഥിതിസൗഹൃദമായ ഇ-വാഹനങ്ങളിലേക്ക് ലോകം ചുവടുമാറാന്‍ കാരണമായത് ലിഥിയം ബാറ്ററി തന്നെ. കുറഞ്ഞ ഭാരത്തില്‍ കൂടുതല്‍ ദൂരം സഞ്ചരിക്കുക, വേഗത്തില്‍ ചാര്‍ജ് ആവുക, കൂടുതല്‍ കാലം ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയുക.  ഈ മൂന്ന് ആവശ്യവും ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററി നിറവേറ്റുന്നുണ്ട്. ഇന്ന് നിരത്തിലിറങ്ങുന്ന മിക്ക ഇ-വാഹനങ്ങളുടെയും ഇന്ധനം ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിയിലെ വൈദ്യുതിയാണ്! അതേ, ഇലക്ട്രിക് വാഹനങ്ങളുടെ രണ്ടാംവരവിന് കളമൊരുക്കിയതില്‍ ലിഥിയം അയോണ്‍ ബാറ്ററിക്ക് അഭിമാനിക്കാം. നൊബേല്‍ സമ്മാനം നേടിയെന്ന അഭിമാനവും ഇപ്പോള്‍ അതിനൊപ്പം!


---നവനീത്...


രേഖാചിത്രങ്ങള്‍ക്കു കടപ്പാട്: നോബല്‍ ഫൗണ്ടേഷന്‍

Comments

Post a Comment