Scholar’s Advanced Technological System ระบบปั้นอัจฉริยะ - ตอนที่ 963 เครื่องขนส่งออกซิเจน

ส่วนที่ยากที่สุดของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์คือชัทเทิลเอฟเฟกต์

ชัทเทิลเอฟเฟกต์เกิดขึ้นระหว่างการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ โดยที่สารตัวกลางโพลีซัลไฟด์ (Li2Sx) ที่ผลิตโดยอิเล็กโทรดขั้วบวกจะละลายลงในอิเล็กโทรไลต์ก่อนที่จะกระจายผ่านตัวคั่นไปยังอิเล็กโทรดลบ และสุดท้ายก็ไปสัมผัสกับโลหะลิเธียม

ลู่โจวทำเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ได้และประดิษฐ์ จากนั้นก็จดทะเบียนสิทธิบัตรก่อนที่เอ็กซอนโมบิลจะทำได้ เขามีความขัดแย้งอย่างมากกับศาสตราจารย์สแตนลีย์เกี่ยวกับเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์

ศาสตราจารย์สแตนลีย์ซึ่งได้รับการสนับสนุนจากเอ็กซอนโมบิลได้ใช้อุบายเพื่อแย่งชิงผู้ช่วยจากสถาบันซารอต โดยขโมยแบบจำลองโมเลกุลคาร์บอนในกรงของศาสตราจารย์ซาร์รอท

แต่มันก็ยังมีข้อดีอยู่

เพราะสุดท้ายศาสตราจารย์สแตนลีย์ก็ช่วยให้ลู่โจวทำภารกิจ ‘วิเคราะห์คาร์บอนนาโนสเฟียร์ภายใต้ฟิล์ม PDMS ที่ดัดแปลง’ สำเร็จ ซึ่งช่วยให้เขาบรรลุถึงระดับสี่ในหมวดวัสดุศาสตร์ ส่วนทางอ้อมคือการที่ทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบล…

หลายปีผ่านไปแล้วแต่ลู่โจวก็ยังไม่ได้ขอบคุณอาจารย์ท่านนี้

ผงสีดำในหลอดทดลองคือโมเลกุลคาร์บอนในกรงของศาสตราจารย์สแตนลีย์ ซึ่งเหมือนกับคาร์บอนนาโนสเฟียร์ที่พบในเศษซากหมายเลขหนึ่ง

ยางสวี่ “นี่มันคืออะไร…”

“โมเลกุลของคาร์บอนที่ถูกขังอยู่ในกรงชนิดหนึ่งซึ่งใช้ในการขนส่งโมเลกุลของออกซิเจน แต่ผมชอบเรียกมันว่าคาร์บอนนาโนสเฟียร์มากกว่า”

ลู่โจววางหลอดทดลองไว้ในมือของยางสวี่ และกล่าวว่า “อย่าลืมนะว่านอกจากห้องแลกเปลี่ยนก๊าซและไดอะแฟรมภายนอกแล้ว วัสดุลิเธียมแอโนดของเรายังมีชั้นฟิล์ม PDMS ดัดแปลงที่ด้านบนด้วย เมื่อความเข้มข้นของโมเลกุลออกซิเจนทั้งสองด้านของฟิล์มถึงค่าหนึ่ง พวกมันจะลำเลียงโมเลกุลออกซิเจนจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งเหมือนมดตัวน้อย”

โดยพื้นฐานแล้วมันได้เพิ่มความปลอดภัยสองชั้นให้กับระบบแยกออกซิเจนและระบบไนโตรเจน ชั้นแรกคือเมมเบรนคัดกรองออกซิเจนซึ่งเป็นส่วนผสมของสารอินทรีย์ที่ระบุไว้บนกระดานไวท์บอร์ดโดยลู่โจว เมมเบรนนี้สามารถรักษาสภาพแวดล้อมของออกซิเจนบริสุทธิ์ได้ถึง 98%!

สำหรับชั้นที่สองของการรักษาความปลอดภัย นั่นคือฟิล์ม PDMS ที่ได้รับการดัดแปลงบนวัสดุลิเธียมแอโนด!

หลังจากเพิ่มทรงกลมคาร์บอนกลวง ฟิล์ม PDMS ที่ได้รับการดัดแปลงบนพื้นผิวของลิเธียมแอโนดจะส่งโมเลกุลออกซิเจนไปยังพื้นผิวลิเธียมแอโนด

“… เราสามารถควบคุมอัตราการออกซิเดชันของลิเธียมได้ด้วยการปรับเปลี่ยนจำนวนคาร์บอนนาโนสเฟียร์บนฟิล์ม PDMS และมันจะควบคุมประสิทธิภาพของแบตเตอรี่โดยทางอ้อม”

เมื่อยางสวี่ได้ยินคำพูดเขาเต็มไปด้วยความตกใจ

มันแข็งแรงขนาดนั้นเลยเหรอ?

แม้ว่าเขาอยากจะถาม แต่มันก็มีตัวอย่างอยู่ตรงหน้าเขาแล้ว และถามคำถามนี้ค่อนข้างงี่เง่า

เขานำหลอดทดลองไปยังอุปกรณ์ทดลองโดยไม่ลังเล

ภายในตัวเครื่องมีแม่พิมพ์แบตเตอรี่และกล่องควบคุมแก๊สที่ใช้สำหรับประกอบและทดสอบแบตเตอรี่

การทดสอบสิ่งประดิษฐ์ของลู่โจวนั้นง่ายมากจนไม่จำเป็นต้องใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-แอร์ทั้งหมดด้วยซ้ำ

เขาเพียงต้องการทำแผ่นโลหะลิเธียมที่หุ้มด้วยวัสดุ PDMS ดัดแปลงและผสมกับคาร์บอนนาโนสเฟียร์ จากนั้นเขาจะต้องสัมผัสกับสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซหลายชุด เช่น ออกซิเจนบริสุทธิ์ คาร์บอนไดออกไซด์บริสุทธิ์ ไนโตรเจนบริสุทธิ์ เป็นต้น เขาจะทราบได้ทันทีว่ามีอะไรส่งผ่านออกซิเจนออกไป

หลังจากการเตรียมการและการรอที่ซับซ้อน การทดลองก็เสร็จสิ้นลงในที่สุด

การทำปฏิกิริยาในสภาพแวดล้อมของอากาศปกติจะไม่แน่นอน มีการเกิดออกซิเดชันจำนวนหนึ่งบนพื้นผิว ซึ่งได้รับการยืนยันว่าเป็นลิเธียมออกไซด์!

ลิเธียมไม่ทำปฏิกิริยาเลยในสภาพแวดล้อมที่มีไนโตรเจนและคาร์บอนไดออกไซด์!

ส่วนสภาพแวดล้อมออกซิเจนบริสุทธิ์ …

อย่างที่ลู่โจวกล่าว ลิเธียมแอโนดทั้งหมดได้ผ่านการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่

ยางสวี่ประหลาดใจมากที่เขาไม่รู้ว่าจะพูดอะไร ลู่โจวยิ้มและพูดว่า “ถ้าคุณส่องปฏิกิริยาเหล่านี้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ คุณจะตกใจมากกว่านี้อีก”

ยางสวี่กลืนน้ำลายและพูดว่า “คือ… คุณทำการทดลองนี้เสร็จ… ตั้งนานแล้วเหรอ?”

ลู่โจว “ผมบอกคุณแล้ว ผมทำการทดลองนี้ตอนที่ผมยังสอนอยู่ที่พรินซ์ตัน แค่ผมไม่เคยตีพิมพ์ออกมาเฉยๆ ”

แน่นอนว่ายังคงมีความแตกต่างมากมายระหว่างนาโนสเฟียร์คาร์บอนนี้กับคาร์บอนนาโนสเฟียร์ดั้งเดิมที่สร้างโดยศาสตราจารย์สแตนลีย์

ลู่โจวได้ปรับตำแหน่งของพันธะ π ขนาดใหญ่หลายๆ พันธะบนพื้นผิวด้วยการใช้วิธีการคำนวณทางเคมี นี่จึงเป็นการเพิ่มคุณสมบัติในการขนส่งออกซิเจน

แต่วิธีการเตรียมคาร์บอนนาโนสเฟียร์ยังคงเหมือนเดิม

“มันน่าทึ่งมาก…”

“เครื่องขนส่งวัสดุพอลิเมอร์ออกซิเจนนี้มันน่าเหลือเชื่อจริงๆ!”

ลู่โจวมองไปที่ยางสวี่ และกล่าวด้วยความคิดถึง “มันน่าเหลือเชื่อ จริงแล้วๆ ผมเคยสงสัยเกี่ยวกับกลไกของกระบวนการขนส่งนี้มาตลอด ผมเคยเขียนทฤษฎีถึงสองชุด แต่ผมไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าอันไหนถูกต้อง”

ยางสวี่ “แล้วคุณทำได้ยังไง…”

ลู่โจวหัวเราะอย่างช้าๆ

“สรุปคือเพื่อนเก่าคนหนึ่งช่วยผมในการสังเคราะห์โมเลกุลคาร์บอนในกรง จากนั้นผมก็พบว่ามีการปรับปรุงเล็กน้อยในพันธะ π”

แน่นอนว่าส่วนที่สำคัญที่สุดในการทำมันคือการมีเศษซากที่หนึ่ง

ถ้าหากไม่มีเศษซาก เขาก็คงจะใช้เวลาหลายปีกว่าจะหาทรงกลมคาร์บอนแบบกลวงที่เข้ากันได้กับโมเลกุลของออกซิเจนแน่ๆ

ยางสวี่ “มันจะไม่มีปัญหาด้านสิทธิบัตรเหรอ?”

ลู่โจวกล่าวทันทีว่า “ไม่มีปัญหา เพื่อนของผมขายให้ในราคาถูกมากๆ”

มันเกิดขึ้นเมื่อนานมาแล้ว

หลังจากที่ทำแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ออกมา สิทธิบัตรของเอ็กซอนโมบิลก็ไร้ค่าไป แม้แต่ศาสตราจารย์สแตนลีย์เองก็ไม่รู้ว่าสิ่งประดิษฐ์ของเขาสามารถนำไปใช้กับแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์ได้ ดังนั้นสตาร์สกายเทคโนโลยีจึงซื้อสิทธิบัตรจากเขาได้ในราคาถูกมาก

และในตอนนั้นสิทธิบัตรนั้นอยู่ภายใต้ชื่อของเขาไม่ใช่สตาร์สกายเทคโนโลยี

ถึงแม้ว่าการซื้อสิทธิบัตรจะไม่เสียค่าใช้จ่ายมากแต่กระบวนการซื้อก็ค่อนข้างยุ่งยาก

ยางสวี่พูดอย่างอารมณ์ดีว่า “เพื่อนของคุณเป็นคนที่ดีมากจริงๆ”

ลู่โจวยิ้มอย่างเต็มใจ

“ใช่ ผมเห็นด้วย เขาน่ารักมากเลยล่ะ”

…

ตอนนี้ปัญหาในการกรองโมเลกุลออกซิเจนโดยใช้เมมเบรนได้รับการแก้ไขแล้ว ซึ่งควบคู่ไปกับคาร์บอนนาโนสเฟียร์ ซึ่งไม่ต้องสงสัยเลยว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแอร์จะฟื้นคืนชีพในอีกไม่นานแน่นอน

ลู่โจวได้ออกจากสถาบันจินหลิงเพื่อการศึกษาขั้นสูงทันทีหลังจากที่โทรหาเฉินยู่ซาน และบอกให้เธอจัดการกับสิทธิบัตรที่กำลังจะมีขึ้น

เขามาที่สถาบันในตอนเช้าตรู่ และเขาจากไปในตอนกลางคืน

การใช้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเพื่อใช้การจำลองนั้นง่ายมาก เขาเพียงแค่ใส่แบบจำลองลงในคอมพิวเตอร์เท่านั้น การทดลองกับคาร์บอนนาโนสเฟียร์ใช้เวลานานโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเขาต้องคลุมโลหะลิเธียมด้วยแผ่นฟิล์ม PDMS ดัดแปลง

ลู่โจวนั่งอยู่ในรถกับหวังเผิง ตอนนี้เขาไม่ได้นอนมากว่าสามสิบชั่วโมง และกำลังจะงีบหลับ แต่ผู้อำนวยการหลี่ก็ได้โทรมาหาเขาก่อนที่จะหลับไป

ก่อนที่ลู่โจวจะทักทาย อีกฝ่ายก็พูดตัดด้วยเสียงที่ดัง

“ผมอ่านรายงานของคุณแล้ว! มันจริงใช่ไหม? คาร์บอนเป็นส่วนประกอบ—” ผู้อำนวยการหลี่นึกได้ว่ามันไม่ปลอดภัยที่จะพูดเรื่องนี้ทางโทรศัพท์ ดังนั้นเขาจึงพูดว่า “เดี๋ยวก่อน ผมจะไปที่บ้านของคุณ”

ลู่โจวหาวและถามว่า “ตอนนี้คุณอยู่ที่ไหน?”

“ผมอยู่ที่ปักกิ่ง! ฉันกำลังบินไปอยู่!”

ลู่โจว “…?”

ก่อนที่เขาจะตอบโต้ใดๆ ผู้อำนวยการหลี่ก็ได้วางสายไปแล้ว

…………………………