Treffen mit den Schöpfern erneuerbarer Energien und Batteriespeichertechnologien, die bei den VinFuture Prize Awards 2023 ausgezeichnet wurden

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„Elektrisierend“ ist am besten geeignet, um das Gefühl zu beschreiben, zu den Entwicklern erneuerbarer Energie- und Energiespeichersysteme zu gehören, die wir alle kennen und auf die wir heute angewiesen sind. Bei der VinFuture Prize Awards, die am 20. Dezember im Opernhaus von Hanoi stattfand, wurden die brillanten Köpfe der Professoren Martin Green, Stanley Whittingham, Rachid Yazami und Akira Yoshino mit ihren individuellen und kollektiven Leistungen als Pioniere der Revolution der sauberen Energie gewürdigt.

Als Gewinner des Hauptpreises erhielten die vier Wissenschaftler jeweils 3 Millionen US-Dollar für ihre Entdeckungen und Erfindungen, die die Solar- und Energiespeichertechnologien revolutionierten.

Dann ist da noch Susan Solomon, die als Empfängerin des Sonderpreises für Innovatorinnen für ihre bahnbrechende Arbeit zum Umweltschutz hervorragte – sie war das „junge Mädchen, das das Loch in der Ozonschicht entdeckte“. Solomon leitete das Team, das die klaffende Wunde in der Ozonschicht mithilfe von Chemie nachwies und den Zusammenhang zwischen der Verwendung von Fluorchlorkohlenwasserstoffen und dem Ozonabbau bestätigte. Ihre Erkenntnisse veranlassten politische Entscheidungsträger, das historische Montrealer Protokoll zu schaffen und zu unterzeichnen, das immer noch das erfolgreichste Umweltabkommen aller Zeiten ist.

CleanTechnica nahm am 21. Dezember an der Preisverleihung und der Sitzung nach der Preisverleihung mit dem Titel „Dialog mit den VinFuture-Gewinnern“ an der VinUniversity teil – der Bildungseinrichtung des Ökosystems des VinGroup-Konglomerats.

Lithium-Ionen-Befürworter

Die erste von Whittingham, Yazami, Yoshino und dem verstorbenen Prof. John Goodenough geschaffene und entwickelte Lithium-Ionen-Batterie löste eine Energierevolution aus. Während der Pressekonferenzen im Anschluss an den Dialog erzählten die vier Professoren Geschichten über die Entwicklung der Lithium-Ionen-Batterie (Li-Ion).

„Wir suchten einfach nach einer Möglichkeit, Energie besser zu speichern. „Wir wussten, dass die Energiespeicherung durch wiederaufladbare Batterien mit Lithium-Ionen aufgrund der inhärenten Fähigkeit, Energie zu speichern und zu entladen, die beste Lösung ist“, sagte Prof. Yoshino gegenüber Journalisten bei der VinPrize-Pressekonferenz „Dialouge with the VinPrize Winners“.

Das Konzept der Lithium-Interkalation unter Verwendung von Titandisulfid und Lithiummetall von Professor Stanley Whittingham wurde zur theoretischen Grundlage für weitere Forschungen zu Lithium-Ionen-Batterien. Die ersten Batterien waren in der Lage, das zu tun, wofür sie entwickelt wurden: Sie konnten die Ladung schnell aufnehmen und die Ladung zuverlässig und verfügbar halten. Doch auch die ersten Prototypen waren unsicher.

Darauf folgte die Einführung von Graphit durch Dr. Yazami, da die negative Elektrode einen entscheidenden Schritt hin zu einem sichereren und praktischeren Batteriedesign darstellte. Der Ersatz von Lithiummetall durch Kohlenstoff verbesserte die Stabilität erheblich und verringerte die Sicherheitsbedenken.

Yoshinos Fokus auf kommerzielle Realisierbarkeit war entscheidend, um die Technologie in die reale Welt zu bringen. Seine Wahl von Lithiumkobaltoxid als Kathode und die Implementierung von Sicherheitsfunktionen wie der wärmeempfindlichen Membran ebneten 1986 den Weg für die erste kommerziell erfolgreiche Lithium-Ionen-Batterie, die 1991 von Sony kommerziell hergestellt wurde.

Für ihre Bemühungen wurden das Wissenschaftlertrio und ein viertes Mitglied des Teams, der verstorbene Prof. John Goodenough, für ihre Beiträge zur Entwicklung von Lithium-Ionen-Batterien mit dem Nobelpreis für Chemie 2019 ausgezeichnet.

Diese Geschichte wäre nicht vollständig, ohne den verstorbenen Professor John Goodenough zu würdigen. Seine Entdeckung einer Kobaltoxid-Kathode in den 1980er Jahren, die bei höheren Spannungen betrieben werden konnte und dabei stabil blieb, war entscheidend für das Erreichen der für praktische Anwendungen erforderlichen Energiedichte und Sicherheit. Seine Arbeit zur Optimierung des Kathodenmaterials durch die Einführung gemischter Metalloxide verbesserte die Leistung und Zyklenlebensdauer erheblich. Professor Goodenough ist erst im vergangenen Juni 2023 verstorben.

Gemeinsam haben diese vier Köpfe eine Revolution ins Leben gerufen. Lithium-Ionen-Batterien versorgen unsere Smartphones, Laptops, Elektrofahrzeuge und Netzspeichersysteme mit Strom und befreien uns von der Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen für unseren tragbaren und stationären Energiebedarf. Die Auswirkungen sind atemberaubend. Nach der letzten Zählung gibt es weltweit über 15 Milliarden mobile Geräte und 26 Millionen Elektrofahrzeuge sind auf Lithium-Ionen-Batterien angewiesen, und der Markt wird bis 2027 voraussichtlich 88,2 Milliarden US-Dollar erreichen.

Solarenergie maximiert

Stellen Sie sich vor, Sie würden mehr Sonnenlicht einfangen und aus jedem Strahl, der auf eine Solarzelle trifft, 10 % mehr Energie herausholen. Das ist die Magie hinter der PERC-Technologie (Passive Emitter and Rear Contact) von Professor Martin Green. PERC wurde in den 1980er Jahren entwickelt und umging eine grundlegende Einschränkung herkömmlicher Solarzellen, bei denen Metallkontakte auf der Vorderseite einen Teil des einfallenden Lichts abschirmten. Seine geniale Lösung? Die Verlagerung der Kontakte nach hinten und das Hinzufügen einer reflektierenden Schicht ermöglichen eine maximale Lichtabsorption und eine höhere Energieumwandlungseffizienz.

Frühe Solarzellen konnten nur 1 bis 5 Prozent des Sonnenlichts in Energie umwandeln. Vor PERC erreichten Fortschritte in der Siliziumherstellung und -nutzung in Photovoltaikzellen lediglich eine Energieeffizienz von bis zu 15 Prozent. PERC erhöhte diesen Wert auf 25 Prozent. Laut Wissenschaftlern liegt der maximale Wirkungsgrad einer Solarzelle bei etwa 30 %.

„Unser nächstes Ziel ist es, bis zu 29 % zu erreichen, aber derzeit sind 25 % so nah wie möglich an den wissenschaftlichen Schätzungen der Energie aus Solarzellen“, sagte Green Studenten und jungen Wissenschaftlern der VinUniversity.

Die Wirkung von PERC ist geradezu transformativ. In nur einem Jahrzehnt seit seiner Massenproduktion im Jahr 2012 hat es sich einen unglaublichen Anteil von 60 % am weltweiten Solarzellenmarkt gesichert. Dies bedeutet billigere und effizientere Solarmodule für Haushalte, Unternehmen und ganze Gemeinden, was die Kosten für Solarenergie senkt und ihre weltweite Verbreitung beschleunigt.

Die Reise von PERC war damit noch nicht zu Ende. Green und sein Team verfeinern die Technologie weiter und verschieben die Effizienzgrenzen noch weiter. Jüngste Fortschritte versprechen eine zusätzliche Effizienzsteigerung von 3–5 % und festigen damit die Position von PERC als Rückgrat der Zukunft sauberer Energie.

Die VinFuture Awards 2023 unterstrichen die Kraft der Zusammenarbeit bei der Weiterentwicklung wissenschaftlicher Grenzen. Diese Gewinnerprojekte zeigen das grenzenlose Potenzial unterschiedlicher Köpfe, die zusammenkommen, um globale Herausforderungen anzugehen. Von Sonnenlicht, das unsere Häuser mit Strom versorgt, bis hin zu Durchbrüchen im Gesundheitswesen und im Umweltschutz – der VinFuture-Preis 2023 zeigt den Weg in eine nachhaltigere, gesündere und gerechtere Zukunft für alle.

Jenseits der Hauptpreise – eine gesündere Erde

Über den Hauptpreis hinaus waren drei Sonderpreise mit Geschichten über den menschlichen Einfluss verbunden.

Der VinFuture-Preis 2023 für Innovatoren mit herausragenden Leistungen in aufstrebenden Bereichen wurde an Prof. Daniel Joshua Drucker, Prof. Joel Francis Habener, Prof. Jens Juul Holst und Assoc. verliehen. Prof. Svetlana Mojsov.

Ihre Entdeckung der Rolle des Glucagon-ähnlichen Peptids-1 (GLP-1) öffnete Türen für neuartige Behandlungen für Diabetes, Fettleibigkeit und sogar neurodegenerative Erkrankungen. Dieser wissenschaftliche Triumph berührt bereits Dutzende Millionen Leben und bietet Hoffnung auf eine gesündere Zukunft für kommende Generationen.

Die Verfechter der Ernährungssicherheit waren Prof. Gurdev Singh Khush, jetzt an der University of California, und Prof. Vo Tong Xuan aus Vietnam, die mit dem Sonderpreis für Innovatoren aus Entwicklungsländern ausgezeichnet wurden.

Durch ihren unermüdlichen Einsatz haben krankheitsresistente Reissorten wie IR36 und IR64 Agrarlandschaften verändert, Millionen in gefährdeten Regionen ernährt und den Weg für eine nachhaltige Nahrungsmittelproduktion geebnet.

Schließlich wurde mit dem Sonderpreis für Innovatorinnen die bahnbrechende Arbeit von Prof. Susan Solomon gewürdigt, ihr unermüdlicher Einsatz bei der Aufdeckung des Zusammenhangs zwischen Fluorchlorkohlenwasserstoffen und dem Ozonabbau.

Ihr unermüdliches Streben nach Wissen hat den Schutzschild unseres Planeten gewahrt und die menschliche Gesundheit und Ökosysteme für kommende Generationen geschützt, indem sie das Montrealer Protokoll ins Leben gerufen hat, das einzige globale Umweltabkommen, das dazu beigetragen hat, die Auswirkungen des Klimawandels zu verringern.

„Wir freuen uns, die neuen Gewinner des VinFuture-Preises bekannt gegeben zu haben“, erklärte Professor Sir Richard Friend, Vorsitzender des VinFuture-Preises. „Sie alle haben große Fortschritte in Wissenschaft und Innovation gemacht, mit echten globalen Auswirkungen. Die Bandbreite der Möglichkeiten, Wissenschaft und Innovation zum Nutzen der Gesellschaft zu bringen, spiegelt sich in den diesjährigen Preisen wider.“

Die VinFuture Awards 2023 veranschaulichen das grenzenlose Potenzial menschlichen Einfallsreichtums, wenn es vom Geist der „Grenzenlosen Einheit“ angetrieben wird.

Die Organisatoren sagen, dass die Wissenschaft Grenzen, Sprachen und Kulturen überschreitet und Kooperationen schmiedet, die den Schlüssel zu einer besseren Zukunft darstellen. Durch die Anerkennung und Förderung dieser Partnerschaften feiert der VinFuture-Preis nicht nur bahnbrechende Fortschritte, sondern inspiriert auch kommende Generationen, eine Welt aufzubauen, in der der wissenschaftliche Fortschritt allen zugute kommt.

Gemeinsam mit Lourdes E. Tribdino geschrieben