- Нобелисти признават изследване на носителката на големия "Питагор"
- Заменя с натрий литиево-йонните батерии
Химията не е абстрактна наука. Тя е атрактивна, защото спомага да се вникне в свойствата на веществата и да се насочат тези познания при решаване на глобалните проблеми, свързани с енергията и околната среда. В научната дейност липсва еднообразие и предизвикателствата са всекидневни. Затова и напоследък все повече студенти предпочитат химията.
Така с плам разказва за своята наука проф. Радостина Стоянова. Директорката на Института по обща и неорганична химия на БАН преди седмица получи голямата награда “Питагор” за цялостен принос в науката на пищна церемония в Националния исторически музей.
Науката наистина е много сложна, но тя простичко и в детайли описва работата си, която
поставя основата за развитието на ново научно направление в страната
– химията на материали за чисто и достъпно съхранение на енергия. Публикациите ѝ са цитирани над 5000 пъти и Хирш индекс от 42.
Литиево-йонните батерии са около нас - в лаптопа, в джиесема, къде ли не. Литият (най-лекият метал) в световен мащаб има запаси от около 17 милиона тона. До 2050 г. обаче ще са ни необходими над 60 милиона тона литий. Недостигът може да се компенсира, ако литиево-йонните батерии се рециклират. Този процес пък е скъп и до голяма степен вреден за околната среда. Затова големите учени търсят изход.
След 2010 г., когато вече е ясно, че литият не може да задоволи всички практически нужди, стана критично важно да се търси нов подход за съхранение на енергия. “И се върнахме към натриевите батерии. Те функционират по абсолютно същия начин както литиевите, но поради различните свойства на натрия и лития са необходими друг клас електродни материали. В това всъщност се състоят нашите разработки - да намерим подходящите вещества, които да превърнем в електродни материали, да покажем пътя за тяхното получаване, пътя за тяхното стабилизиране, да не се разрушават, да не деградират в процеса на работа на съответната електрохимична клетка”, обяснява проф. Стоянова.
На лабораторно ниво институтът има разработени натриево-йонни клетки. Единият от електродите е на основата на слоести оксиди. Тези изследвания са подбудени от предишни разработки на проф. Стоянова и проф. Екатерина Жечева върху получаването на нов вид електроден материал за литиево-йонни батерии, който тогава нарекли кобалт стабилизиран литиев никелат - заместване на токсичния кобалт с по-безвредния и по-евтин никел. Въведеният електроден материал намира признание от нобелистите по химия за 2019 г. професорите Гудинаф и Уитингам.
Другият електроден материал в натриево-йонната клетка е
получен от утайки от използвано кафе - разложени при температура над 800°
Идеята е на д-р Мария Калъпсъзова, учен от екипа на проф. Стоянова.
Като дете проф. Стоянова мечтаела за археологията. Била запленена от египетските пирамиди, историята на откритието на гробницата на Тутанкамон. Редовно ходела в археологическия музей. В седми клас покрай учителката си по химия г-жа Звездева (48-о основно училище) открила красотата на тази наука.
Започнала да прави експерименти вкъщи “за ужас на родителите си”. До поражения обаче не се стигало. Приели я в Националната природо-математическа гимназия след два етапа. Първо издържала изпит по химия в Химическия факултет на Софийския университет. Следвал лагер с 50 деца в Говедарци, откъдето подбрали 25 след изпит по химия и математика.
“Имах щастието да бъда възпитаник на НПМГ. Това също много ми помогна, тъй като учителите ни по химия тогава бяха преподаватели от университета”. И в гимназията проф. Стоянова има учител вдъхновител - г-жа Савова. Там мотото било, че в основата на всички науки е математиката.
Съвсем естествено след това била приета в Химическия факултет, където от първи курс била кръжочник при доц. Румяна Дафинова. Тя ѝ дала свободата да работи по теми, които иска. “Започнахме с луминофори и съвсем случайно стигнахме до съединението стронциев оксалат, който при разлагане до стронциев карбонат притежава луминесцентни свойства, въпреки че не се използват активатори - малки количества от някои метални йони, отговорни за луминесценцията. Всички казваха: Замърсила си пробата с метални йони”, връща се назад проф. Стоянова. Студентката тогава се заинатила. Провела наново всички експерименти чрез внимателно пречистване на реактиви и химическа стъклария. Оказало се, че
стронциевият карбонат наистина луминесцира
Тогава си задала въпроса защо - онова, което е в основата на науката според химичката.
Доц. Дафинова я свързала с д-р Симеон Ангелов от института, който днес проф. Стоянова ръководи. За да се разкрие причината на това необичайно явление, пробата била изследвана с електронен парамагнитен резонанс. “След настройване на апарата при пълно мълчание следяхме най-внимателно движението на писеца при изписване на спектъра (тогава нямаше компютри, а аналогови писци). Изведнъж се изписа някакъв нов сигнал, който не се дължеше на манганови йони. Тогава радостта ми беше огромна – идеята за стабилизиране на друг вид активатори бе доказана експериментално.”
Интересът към литиево-йонните батерии пък е още от 1991 г., когато по програма заминала на стаж за два месеца в Университета в Марбург (Германия). В института вече започнали изследвания със смесени оксиди на кобалт, никел и литий. Тогава се запознала, че някои от тези съединения могат да взаимодействат обратимо с литий, и то в големи количества.
Проф. Радостина Стоянова е щастлива, че научната ѝ дейност намира признание. Радва се на наградата “Питагор”, но нищо не може да замени щастливите моменти по време на самата работа - при създаването и доказването на дадена идея. “Няма как да се опише чувството. Когато видях изписания сигнал в лабораторията като студентка, имах чувството, че летя в небесата”, казва професорката. Категорична е, че учените са по-особени хора заради желанието им да се вникне там, където другите не успяват. Затова научната работа изисква пълна отдаденост.
