กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 15 นาที

สจวร์ต ลิชท์

สจวร์ต ลอว์เรนซ์ ลิชต์ เป็นนักเคมีและนักวิชาการชาวอเมริกัน ปัจจุบันดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์กิตติคุณด้านเคมีที่ มหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน (GWU)...

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 ]

CO2 ที่ปล่อยออกมาจากโรงไฟฟ้าพลังงานก๊าซธรรมชาติ Shepard 860 MW ในเมืองแคลการี รัฐแคลิฟอร์เนีย โดยใช้เทคโนโลยี Stuart Licht ที่บริษัทของเขา จะถูกแปลงเป็นนาโนทิวบ์คาร์บอนหรือนาโนหัวหอมคาร์บอนที่มีความบริสุทธิ์สูงโดยตรง โดยการปรับเงื่อนไขทางเคมีไฟฟ้าของกระบวนการ C2CNT โดยใช้ Genesis Device Modules ทั้งลิเธียมคาร์บอเนตบริสุทธิ์และสตรอนเทียม/ลิเธียมคาร์บอเนตถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีนี้ โดยอิเล็กโทรไลต์ผสมมีราคาถูกกว่ามากและได้รับการพัฒนาใน[ 25 ]
การประชุม ACS ของ Stuart Licht เรื่อง CO2 ถึง CNM (2015)

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 ]

การวัดค่า pH พื้นฐานสุดขั้วจากสารละลายด่างสุดขั้วที่ทำโดย Stuart Licht ในปี 1985 [ 66 ]

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

แผนภาพโรงงาน Genesis เพื่อผลิต CNTs (ด้านบน) โรงงานถลุงอะลูมิเนียมที่สามารถดำเนินการเชิงพาณิชย์ได้ (ด้านล่างซ้าย) การออกแบบอุปกรณ์ Genesis® CO2 ขนาด 100 ตัน/ปี (ตัน/ปี) ในปัจจุบันสำหรับการลดคาร์บอนและการผลิต GNCs เช่น CNTs (ด้านล่างขวา) การออกแบบอุปกรณ์ Genesis ที่วางแผนไว้เพื่อลดคาร์บอน CO2 1 ล้านตัน/ปี (และผลิต GNCs 0.25 ล้านตัน) โดยอิงจากโรงงาน Mt Al ที่คล้ายคลึงกัน โดยใช้การเพิ่มขึ้นสิบเท่า (kt/ปี) จากโมดูลอุปกรณ์ Genesis ปัจจุบันที่ใช้ในอนุกรม คัดลอกภายใต้ Creative Commons License 3.0 [ 25 ]

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 ]

การสกัด CNT จากคาร์บอเนตหลอมเหลวที่โรงงาน C2CNT ในเมืองแคลการี ประเทศแคนาดา[ 80 ]

การขยายขนาดในช่วงเวลานี้รวมถึงการพัฒนาวิธีการสกัดแบบใหม่โดยใช้การกดเพื่อสกัดวัสดุนาโนคาร์บอนจากอิเล็กโทรไลต์ที่ความดันสูง[ 80 ]

ต่อมา เขาได้ตรวจสอบ CNT ของ C2CNT เพื่อสร้างพลาสมาฝุ่นเย็นที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวผ่านการแผ่รังสีไมโครเวฟอย่างมีประสิทธิภาพดังแสดงในรูปภาพและวิดีโอด้านล่าง[ 81 ]

พลาสมาที่เกิดจากไมโครเวฟซึ่งสร้างขึ้นโดย CNT ของ C2CNT มีความร้อนสูงพอที่จะหลอมขวดได้[ 81 ]
ไมโครเวฟสร้างพลาสมาโดยใช้ C2CNT CNT เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา ร้อนพอที่จะหลอมบีกเกอร์แก้วได้[ 41 ]

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

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ สจวร์ต ลิชท์

สจวร์ต ลอว์เรนซ์ ลิชต์ เป็นนักเคมีและนักวิชาการชาวอเมริกัน ปัจจุบันดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์กิตติคุณด้านเคมีที่ มหาวิทยาลัยจอร์จ วอชิงตัน (GWU)...

ชีวิตช่วงต้นและการศึกษา

ลิชท์เกิดที่บอสตัน รัฐแมสซาชูเซตส์ เขาได้รับ ปริญญา ตรีวิทยาศาสตร์ ในปี 1976 และ ปริญญาโทวิทยาศาสตร์ ในปี 1980 จาก มหาวิทยาลัยเวสลีย์ ซึ่งเขาได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับ กลศาสตร์ควอนตัม ระดับโมเลกุล เขาสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกในปี 1985 ที่...

เส้นทางอาชีพทางวิชาการ

ตั้งแต่ปี 1988 ถึง 1995 ลิชท์ดำรงตำแหน่งศาสตราจารย์เกียรติคุณด้านเคมีที่ มหาวิทยาลัยคลาร์ก ต่อมาเขาดำรงตำแหน่งที่ สถาบันเทคโนโลยีเทคนิออน – อิสราเอล ตั้งแต่ปี 1995 ถึง 2003 [ 17 ] และดำรงตำแหน่งประธานภาควิชาเคมีที่มหาวิทยาลัย แมสซาชูเซตส์ ตั้งแต่ปี 2003 ถึง...

วิจัย

งานวิจัยของ Licht มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาเทคโนโลยีคาร์บอนลบ งานของเขาเกี่ยวกับเซลล์แสงอาทิตย์แบบของเหลวมุ่งเน้นไปที่ (1) การค้นพบบทบาทของเคมีของสารละลายในกลไกและการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์แบบโฟโตอิเล็กโทรเคมี (สารกึ่งตัวนำที่แช่ในอิเล็กโทรไลต์)...