สจวร์ต ลิชท์
สจวร์ต ลอว์เรนซ์ ลิชต์เป็นนักเคมีและนักวิชาการชาวอเมริกัน ปัจจุบันดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์กิตติคุณด้านเคมีที่มหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน (GWU) งานวิจัยของลิชต์มุ่งเน้นไปที่การดักจับคาร์บอนเพื่อบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ และการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยกระบวนการทางไฟฟ้าเคมีให้เป็นนาโนคาร์บอนและสารประกอบที่มีประโยชน์ต่อสังคมอื่นๆ รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์ เคมีแบตเตอรี่ และเคมีเชิงกายภาพ/วิเคราะห์
ผลงานก่อนหน้านี้ของเขามุ่งเน้นไปที่เคมีเชิงกายภาพและเชิงวิเคราะห์พื้นฐาน เซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูง และโฟโตอิเล็กโทรเคมีเป็นหลัก[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]ซึ่งรวมถึงการใช้ซีเซียมเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของเซลล์แสงอาทิตย์และเซลล์แสงอาทิตย์ที่สามารถเก็บพลังงานไว้ใช้ในเวลากลางคืน[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]ศาสตราจารย์ Licht ได้ขยายขอบเขตความสนใจไปรวมถึงการถ่ายโอนอิเล็กตรอน แบตเตอรี่ และเซลล์เชื้อเพลิง ซึ่งรวมถึงการสร้างแบตเตอรี่ซัลเฟอร์ในน้ำที่ใช้งานได้จริงเป็นครั้งแรก (เอาชนะคุณสมบัติการเป็นฉนวนของซัลเฟอร์) [ 5 ]แบตเตอรี่ซูเปอร์ไอรอน (อิงจากโมเลกุลเหล็กในสถานะออกซิเดชันบวกหก ซึ่งก่อนหน้านี้คิดว่าไม่สามารถทำให้เสถียรได้) [ 6 ]การประกอบไมโครอิเล็กโทรด[ 7 ]แบตเตอรี่วานาเดียมไดโบไรด์และแบตเตอรี่อากาศ (รีดอกซ์ของอิเล็กตรอน 11 ตัวหรือมากกว่า 11 ตัวต่อโมเลกุลวานาเดียมไดโบไรด์ และมีความหนาแน่นของพลังงานมากกว่าน้ำมันเบนซินในบางครั้ง) [ 8 ]และในปี 2013 แบตเตอรี่อากาศหลอมเหลว[ 9 ]
หลังจากปี 2009 งานของเขาส่วนใหญ่เปลี่ยนไปเน้นที่การสร้างโมเลกุลที่มีประโยชน์ เช่น นาโน คาร์บอนกราฟีน (เช่น CNT, กราฟีน และ CNOs) [ 10 ]แอมโมเนีย[ 11 ]เหล็ก เชื้อเพลิงพลังงานแสงอาทิตย์ เช่น ซันแก๊ส และไฮโดรเจนโดยใช้กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสอุณหภูมิสูง ซึ่งความร้อนและไฟฟ้าสามารถมาจากพลังงานหมุนเวียนหรือพลังงานที่ไม่หมุนเวียนก็ได้[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]กระบวนการอิเล็กโทรไลซิสอุณหภูมิสูงตามสมการที่ระบุไว้ในกระบวนการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์ STEP ของเขาช่วยลดพลังงานที่จำเป็นสำหรับอิเล็กโทรไลซิสด้วยประสิทธิภาพที่สูงกว่าเครื่องยนต์ความร้อน และการใช้ความร้อนที่มีอยู่ ปฏิกิริยาภายนอก สารตั้งต้นที่มีความเข้มข้น และการใช้อิเล็กโทรไลต์ที่มีกิจกรรมไอออนสูง (เกลือหลอมเหลว) ช่วยให้ได้ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมีในระดับสูงสุดตามที่คาดการณ์และสังเกตได้ และแยกกันคือประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์และการลดคาร์บอนเพื่อบรรเทาผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศ[ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
ชีวิตช่วงต้นและการศึกษา
ลิชท์เกิดที่บอสตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ เขาได้รับ ปริญญา ตรีวิทยาศาสตร์ในปี 1976 และปริญญาโทวิทยาศาสตร์ในปี 1980 จากมหาวิทยาลัยเวสลีย์ซึ่งเขาได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับกลศาสตร์ควอนตัม ระดับโมเลกุล เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี 1985 ที่สถาบันวิทยาศาสตร์ไวซ์มันน์ในสาขาเคมีวัสดุ โดยเน้นที่เซลล์แสงอาทิตย์แบบโฟโตอิเล็กโทรเคมี[ 15 ]ตั้งแต่ปี 1986 ถึง 1988 เขาเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ซึ่งเขาได้ศึกษา พัฒนาทฤษฎี และทำการทดลองเกี่ยวกับไมโครอิเล็กโทรดและการแพร่กระจายทางเคมีภายใต้การแนะนำของ มาร์ค เอส. ไรท์ตัน[ 7 ] [ 16 ]
เส้นทางอาชีพทางวิชาการ
ตั้งแต่ปี 1988 ถึง 1995 ลิชท์ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์เกียรติคุณด้านเคมีที่มหาวิทยาลัยคลาร์กต่อมาเขาดำรงตำแหน่งที่สถาบันเทคโนโลยีเทคนิออน – อิสราเอลตั้งแต่ปี 1995 ถึง 2003 [ 17 ]และดำรงตำแหน่งประธานภาควิชาเคมีที่มหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ตั้งแต่ปี 2003 ถึง 2008 [ 18 ]เขายังทำงานเป็นผู้อำนวยการโครงการที่ มูลนิธิ วิทยาศาสตร์แห่งชาติ[ 19 ]ในปี 2008 เขาร่วมงานกับมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตันซึ่งเขาได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์เกียรติคุณด้านเคมีในปี 2023 [ 20 ]
เขาดำรงตำแหน่งประธานของสมาคมเคมีอเมริกัน สาขานิวอิงแลนด์และเป็นสมาชิกกิตติมศักดิ์ของสมาคมเคมีไฟฟ้า [ 21 ]ซึ่งเขาได้ก่อตั้งทั้งสาขานิวอิงแลนด์และอิสราเอล
วิจัย
งานวิจัยของ Licht มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีคาร์บอนลบ งานของเขาเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์แบบของเหลวมุ่งเน้นไปที่ (1) การค้นพบบทบาทของเคมีของสารละลายในกลไกและการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตอิเล็กโทรเคมี (สารกึ่งตัวนำที่แช่ในอิเล็กโทรไลต์) [ 1 ] (2) การพัฒนาเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีการจัดเก็บประจุพลังงานในตัว[ 2 ] (3) โฟโตอิเล็กโทรเคมีแบบหลายแบนด์แกป[ 22 ] (4) เซ็นเซอร์ที่สามารถระบุตำแหน่งด้วยแสง[ 23 ]และ (5) ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดสำหรับการแยกน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฮโดรเจน[ 24 ]


เขาเป็นผู้พัฒนา กระบวนการ Solar Thermal Electrochemical Photo (STEP) ซึ่งรวมพลังงานแสงอาทิตย์และการแยกด้วยไฟฟ้าที่อุณหภูมิสูงเพื่อกำจัดหรือเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นวัสดุนาโนคาร์บอนแข็ง[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]ตัวอย่างของกระบวนการกำจัด CO ด้วย STEP ได้แก่ เหล็ก STEP และซีเมนต์ STEP [ 10 ] [ 30 ] [ 31 ]การดักจับคาร์บอนด้วย STEP จะเปลี่ยน CO ให้เป็นคาร์บอนแข็งโดยตรง และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง เคมีใหม่ C2CNT (เทคโนโลยีการเปลี่ยน CO เป็นวัสดุนาโนคาร์บอน) ซึ่งเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นนาโนอัลโลโทรปของกราฟีนต่างๆ ของคาร์บอนโดยตรง เช่น ท่อนาโนคาร์บอนและนาโนหัวหอมคาร์บอน
ในการแถลงข่าว "Diamonds from the Sky" ของ American Chemical Society ในปี 2015 ศาสตราจารย์ Licht ได้อธิบายถึงการค้นพบและกระบวนการกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์[ 32 ] [ 29 ]เคมีของการกำจัดคาร์บอนถูกขับเคลื่อนโดยการแยก CO และ เคมีของการเติบโตแบบอิเล็กโทรไลต์ ของโลหะทรานซิชันคาร์บอเนตหลอมเหลวแบบใหม่เพื่อสร้างวัสดุกราฟีนที่มีความบริสุทธิ์สูง เช่น ท่อนาโนคาร์บอน ท่อนาโนคาร์บอน C2CNT ที่ได้จากกระบวนการอิเล็กโทรไลต์เหล่านี้สามารถแยกแยะได้จากท่อนาโนคาร์บอนที่ปลูกด้วยวิธี CVD (chemical vapor deposition) ทั่วไป[ 14 ] [ 33 ] [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]นาโนคาร์บอนที่ได้ เช่น CNTs วัสดุขั้นสูงหลากหลายชนิด กราฟีน นาโนออนเนียน และกราฟีนนาโนสแคฟโฟลด์ ซึ่งทั้งหมดทำจาก CO [ 38 ] [ 39 ] มีการใช้งานในวัสดุคอมโพสิต ซีเมนต์ การป้องกัน EMF การทดแทนโลหะ การบำบัดน้ำ แบตเตอรี่ที่มีความจุสูงและชาร์จซ้ำได้มากขึ้น พลาสมา โพลิเมอร์ การส่งมอบทางการแพทย์ และอิเล็กทรอนิกส์[ 40 ] [ 41 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] [ 49 ]กระบวนการดักจับคาร์บอน STEP ได้รับการออกแบบมาเพื่อดักจับและใช้ประโยชน์จาก CO ซึ่งมีส่วนช่วยในการบรรเทาผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
นอกเหนือจากการแปลงคาร์บอนแล้ว Licht ยังได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการแยกน้ำด้วยพลังงานแสงอาทิตย์[ 9 ] [ 24 ] [ 50 ]และเทคโนโลยีแบตเตอรี่ รวมถึงระบบรีดอกซ์เหล็ก(VI) (เรียกกันว่า "แบตเตอรี่เหล็กซุปเปอร์") [ 6 ] แบตเตอรี่อะลูมิเนียม-ซัลเฟอร์[ 5 ] [ 51 ]แบตเตอรี่โพลีซัลไฟด์[ 5 ] [ 52 ] [ 47 ] [ 51 ] [ 53 ]แบตเตอรี่อะลูมิเนียม/เปอร์แมงกาเนต เฟอร์ริไซยาไนด์ หรือเปอร์ออกไซด์ที่มีพลังงานสูงสุด[ 47 ]แบตเตอรี่อะลูมิเนียมและลิเธียมแบบไม่ใช้น้ำ[ 48 ] [ 54 ] [ 55 ] [ 56 ]และแบตเตอรี่อากาศหลอมเหลว[ 9 ] [ 9 ] [ 57 ] [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] Licht ได้แนะนำเครื่องมือทางทฤษฎีและเชิงทดลองสำหรับการวัดค่า pH ของน้ำที่มากกว่า 14 pH [ 46 ]และวิธีการวิเคราะห์ใหม่ๆ อื่นๆ เพื่อตรวจสอบสารวิเคราะห์ในตัวกลางที่มีความเข้มข้นสูง รวมถึงสเปกโทรสโกปีในโดเมนที่เส้นทางของความยาวการตกกระทบสั้นกว่าความยาวคลื่นของแสงตกกระทบในสเปกโทรสโกปีเพื่อกำหนดสปีชีส์และกิจกรรมในตัวกลางที่มีความเข้มข้นสูงโดยไม่รบกวนสมดุลด้วยการเจือจาง[ 50 ]เขายังได้กำหนดการแก้ไขอย่างกว้างขวางของค่าคงที่ทางเคมีกายภาพพื้นฐานของน้ำบริสุทธิ์สูง ซีลีไนด์ ซัลไฟด์ และไอโอไดด์[ 14 ] [ 51 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]

เขาได้เขียนบทความทางวิทยาศาสตร์จำนวนมากและถือสิทธิบัตรที่เกี่ยวข้องกับเคมีกายภาพ การกำจัดคาร์บอน พลังงานแสงอาทิตย์และการจัดเก็บพลังงาน[ 35 ]และหนังสือต่างๆ รวมถึงหนังสือเกี่ยวกับโฟโตอิเล็กโทรเคมี[ 36 ] [ 67 ]และการผลิตไฮโดรเจนจากพลังงานแสงอาทิตย์[ 39 ] [ 50 ]

ภายในปี 2024 เทคโนโลยีการแปลงคาร์บอนแบบ STEP ของ Licht (การเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์เป็นนาโนทิวบ์คาร์บอน (C2CNT)) ได้ก้าวหน้าไปสู่การสาธิตในระดับอุตสาหกรรมผ่านทาง Carbon Corp ในเมืองคาลการี ประเทศแคนาดา[ 25 ] [ 68 ] [ 69 ] [ 70 ] [ 71 ]ความก้าวหน้าหลายประการรวมถึงการขยายขนาดของอิเล็กโทรดสำหรับการกำจัดคาร์บอนจากตารางเซนติเมตรเป็นตารางเมตร[ 14 ]การปรับแต่งทางเคมีไฟฟ้าของ C2CNT ทำให้สามารถแปลง CO₂ เป็นโครงสร้างนาโนคาร์บอนเฉพาะได้ รวมถึงรูปแบบแม่เหล็ก รูปทรง "ต้นไม้" แบบแตกแขนง เส้นใยยาวบาง ไม้ไผ่ ใยแมงมุม ไข่มุก และ CNT แบบเกลียว ตลอดจน GNC ที่เจือปน นาโนหัวหอมคาร์บอน นาโนสแคฟโฟลด์ และกราฟีน[ 32 ] [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] [ 79 ]นอกจากนี้ กลุ่มยัง ใช้ C2CNT CNM ในการทำบัคกี้เปเปอร์แบบอิเล็กโทรไลต์บริสุทธิ์ และสร้างพอลิเมอร์ CNT อิเล็กโทรไลต์ที่มีความแข็งแรงสูงและนำไฟฟ้าได้ดีรวมถึงวัสดุคอมโพสิต ซีเมนต์ [ 40 ] [ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] นอกจากนี้ เคมีของอิเล็กโทรไลต์ C2CNT ยังได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อลดต้นทุนลงอย่างมาก โดยใช้สตรอนเทียมแทนลิเธียมคาร์บอเนต [ 14 ]มีการพัฒนา C2CNT ทั้งแบบดักจับอากาศโดยตรงและแบบดักจับและใช้ประโยชน์คาร์บอน[ 59 ] [ 79 ]เทคโนโลยีนี้ได้รับการยอมรับจากมูลนิธิ Xprizeสำหรับศักยภาพในการสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีคุณค่าจาก CO2 ที่ดักจับได้ลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ของวัสดุต่างๆ เช่น ซีเมนต์และพอลิเมอร์[ 45 ]
การขยายขนาดในช่วงเวลานี้รวมถึงการพัฒนาวิธีการสกัดแบบใหม่โดยใช้การกดเพื่อสกัดวัสดุนาโนคาร์บอนจากอิเล็กโทรไลต์ที่ความดันสูง[ 80 ]
ต่อมา เขาได้ตรวจสอบ CNT ของ C2CNT เพื่อสร้างพลาสมาฝุ่นเย็นที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวผ่านการแผ่รังสีไมโครเวฟอย่างมีประสิทธิภาพดังแสดงในรูปภาพและวิดีโอด้านล่าง[ 81 ]

ลิชท์เป็นหลานชายของโจเซฟ ลิชท์ นักเคมีอุตสาหกรรม ได้ตีพิมพ์ผลงานร่วมกับทรูแมน ลิชท์ บิดาของเขาซึ่งเป็นนักเคมีวิเคราะห์ และได้ตีพิมพ์และจดสิทธิบัตรจำนวนมากร่วมกับกาด ลิชท์ บุตรชายของเขา สิทธิบัตรและสิ่งพิมพ์ของเขากว่า 900 รายการ มักมุ่งเน้นไปที่การกำจัดก๊าซเรือนกระจก[ 55 ] [ 57 ] เขา ยังมีผลงานตี พิมพ์ในวารสารNatureและScience อย่างกว้างขวางอีกด้วย [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]
เกียรติประวัติที่ได้รับการคัดเลือก
- รางวัล Beckman Young Investigators Awardประจำปี 2005 [ 56 ]
- รางวัลการวิจัยเทคโนโลยีพลังงานประจำปี 2006 สมาคมอิเล็กโทรเคมี[ 64 ]
- รางวัลความสำเร็จทางวิชาการดีเด่นประจำปี 2013 มหาวิทยาลัยเนเปิลส์[ 82 ]
- รางวัล Presidential Green Chemistry Challenge Award ประจำปี 2015 โดยEPA [ 58 ]
- รางวัล นวัตกรรมเปิดด้าน การจัดเก็บพลังงาน ประจำปี 2015 , BASF [ 59 ] [ 83 ]
- รางวัล Hillebrand ประจำปี 2016 [ 84 ]
- สมาชิกกิตติมศักดิ์ของสมาคมอิเล็กโทรเคมี ประจำปี 2018 [ 34 ]
- รางวัลนักวิจัยดีเด่นประจำปี 2019 โดยมหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน[ 85 ]
- รางวัล XFactor XPrize ประจำปี 2022 สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีค่าที่สุดจาก CO2 ทีม Carbon Corp โดยมูลนิธิ Xprize [ 86 ]