Giáo sư Whittingham:
Chúng ta phải chung tay làm “sạch” thế giới của mình

Hạnh phúc khi nhận cú đúp sau khi được vinh danh tại giải Nobel 2019 với phát minh ra nguyên lý hoạt động của pin Lithium-ion và lần này là Giải thưởng chính VinFuture, Giáo sư Whittingham cho rằng đây là lợi thế để các chính trị gia bắt đầu lắng nghe và đón nhận ý kiến của các nhà khoa học nhiều hơn. Ông nhấn mạnh, thời điểm này chúng ta cần làm "sạch" thế giới của mình khi việc sử dụng năng lượng tái tạo đang gây ra nhiều vấn đề môi trường.

Giáo sư Whittingham (Đại học Binghamton, Đại học Bang New York, Hoa Kỳ) phát minh ra nguyên lý hoạt động của pin Lithium-ion và xác định vai trò của ion Lithium như một chất mang điện tích hiệu quả. Ông là người khởi xướng và khám phá ra nguyên lý hoạt động của pin Lithium-ion.

Tài nguyên tại chỗ có thể được sử dụng để sản xuất pin

Phóng viên: Trước khi pin Lithium-ion ra đời thì thế giới dùng pin gì, hạn chế ra sao khiến ông có động lực tìm ra pin Lithium?

Giáo sư Whittingham: Trước khi pin Lithium-ion ra đời thì có 2 loại là pin sử dụng axit và kiềm. Hạn chế của 2 loại pin này là nguồn năng lượng tạo ra thấp. Môi trường axit thấp, môi trường kiềm cao hơn một chút nhưng vẫn thấp. Pin Lithium-ion năng lượng diện tích nhỏ hơn, nhưng năng lượng mang lại lớn gấp 5 lần.

Với loại pin sử dụng kiềm và nikel cực kỳ độc hại, đến mức ngày nay nó không còn được sử dụng ở các không gian công cộng. Pin axit cũng độc hại nhưng thấp hơn. Nhưng việc tái chế, tái sử dụng lại rất khó khăn. Còn pin Lithium-ion 99% có thể tái chế được.

Phóng viên: Khi Giáo sư mới đưa ra pin Lithium-ion thì có vấp phải sự phản ứng nào của dư luận không?

Giáo sư Whittingham: Thời điểm tôi mới phát minh ra pin này, công chúng cũng chưa biết nhiều. Nó chủ yếu được sử dụng trong các hộp đen, một số loại đồng hồ. Sau một thời gian thì một số thiết bị điện tử như Sony hay thiết bị sử dụng điện khác sử dụng pin Lithium-ion thì loại pin này mới biết đến nhiều.

Phóng viên: Ông thuyết mục các nhà sản xuất lớn như thế nào để họ chuyển sang dùng pin Lithium-ion?

Giáo sư Whittingham: Thực ra tôi ko phải thuyết phục nhiều vì tự bản thân các công ty họ thấy đó là công nghệ cần thiết. Thí dụ, Sony có nhiều sản phẩm liên quan đến âm nhạc, họ muốn sử dụng công nghệ có thể tích hợp trong tất cả sản phẩm của mình và họ tìm đến tôi. Sau đó tương tự các công ty khác cũng tìm đến chúng tôi để mua công nghệ này.

Phóng viên: Ông có sự cộng tác của đồng nghiệp hay tự mình nghiên cứu tạo ra pin Lithium?

Giáo sư Whittingham: Tôi không làm một mình, chúng tôi có nhóm lõi 6-8 thành viên và nhóm mở rộng tới 20-30 người. Cộng sự của tôi khá đa dạng, từ các nhà vật lý, khoa học vật chất, nhà khóa học… Chúng tôi được tài trợ bởi Công ty Nghiên cứu và Kỹ thuật Exxontừ nghiên cứu đến sản xuất và đưa sản phẩm ra thị trường.

Không phải ngay lập tức sản phẩm chúng tôi sản xuất đã được bán thương mại. Giai đoạn nghiên cứu với sự tham gia của Exxon mất 20-30 năm mới có sản phẩm ra mắt thị trường.

Phóng viên: Mất bao lâu từ lúc ông bắt đầu nghiên cứu đến lúc tạo ra pin Lithium ra thị trường?

Giáo sư Whittingham: Hành trình của tôi bắt đầu từ tháng 9/1972, chỉ sau 2-3 tháng nghiên cứu chúng tôi đã ra được phiên bản pin nhỏ mini. Chúng tôi mất thêm vài năm nữa để có thể triển khai ở phạm vi rộng hơn cũng như tạo ra loại pin lớn hơn. Và sau đó mất thêm vài năm nữa để tạo ra tấm pin.

Pin Lithium-ion đang được ứng dụng rộng rãi nhờ hiệu suất hoạt động tốt, sạc nhanh và có khả năng chịu được nhiệt độ cao. (Ảnh: Vinfast)

Pin Lithium-ion đang được ứng dụng rộng rãi nhờ hiệu suất hoạt động tốt, sạc nhanh và có khả năng chịu được nhiệt độ cao. (Ảnh: Vinfast)

Phóng viên: Đến nay pin Lithium-ion được ứng dụng trong những sản phẩm, công nghệ gì?

Giáo sư Whittingham: Pin Lithium-ion được ứng dụng ở tất cả những thứ cần pin để vận hành, nhỏ nhất là điện thoại, đồng hồ hay máy tính đến xe cộ, phương tiện, hay lớn hơn là các công ty sản xuất điện năng lượng mặt trời, năng lượng gió.

Phóng viên: Với pin vấn đề lớn nhất là dung lượng và khả năng lưu điện. Ông giải quyết vấn đề như thế nào?

Giáo sư Whittingham: Công nghệ quan trọng là lưu trữ được năng lượng và sạc được nhanh. Đây là đặc điểm mọi người đều muốn. Chúng tôi theo cơ chế giống như bánh kẹp sandwich có các lớp, ở giữa là hợp chất Lithium. Khi muốn sạc thì hút Lithium ra sạc, sau đó đẩy quay trở lại vào các tầng đó.

Phóng viên: Pin Lithium-ion sử dụng nhiều kim loại hiếm có thể cạn kiệt trong khi nhu về về pin Lithium-ion ngày càng lớn. Theo ông cần phải giải quyết bài toán này như thế nào?

Giáo sư Whittingham: Mặc dù là kim loại hiếm nhưng có thể đến từ nhiều dạng. Chúng tôi hướng tới không sử dụng các loại kim loại sử dụng lao động trẻ em để khai thác. Nikel thì còn phổ biến. Photphat thì mật độ năng lượng thấp nhưng rẻ hơn và chúng tôi đang tập trung đẩy mạnh.

Phóng viên: Liệu có một ngày thế giới không cần phải sử dụng năng lượng hóa thạch không khi tỷ trọng năng lượng tái tạo ngày càng lớn và khả năng lưu trữ của pin Lithium-ion cũng ngày càng lớn?

Giáo sư Whittingham: Tính khả thi thì phụ thuộc vào chính sách của từng quốc gia có định hướng như thế nào.

Trước tiên, năng lượng tái tạo vẫn cần năng lượng dự phòng vì sẽ có ngày không có nắng, không có gió… lúc đó năng lượng hóa thạch sẽ cần đến. Phương tiện như máy bay vẫn cần khí gas tự nhiên. Tóm lại chúng ta vẫn cần đến năng lượng hóa thạch nhưng ở một tỷ lệ nào đó.

Phóng viên: Giáo sư bình luận thế nào về nhận định “Pin Lithium-ion là anh hùng giải cứu trái đất trước vấn nạn môi trường”?

Giáo sư Whittingham: Nó có thể đúng nhưng người trẻ như anh chị mới có thể nghiệm ra được còn tôi thì không đủ thời gian để khẳng định đúng hay không.

Thời điểm này chúng ta cần làm sạch thế giới của mình khi việc sử dụng năng lượng tái tạo đang gây ra nhiều vấn đề môi trường.

Phóng viên: Người dùng lo ngại pin Lithium-ion bị chai, thậm chí là vấn đề an toàn. Là người tạo ra pin Lithium-ion, quan điểm của ông như thế nào?

Giáo sư Whittingham: Vấn đề an toàn bắt nguồn từ việc nhiều loại pin được sản xuất với chi phí thấp, giá thành rẻ, nên độ an toàn không cao, có thể dẫn đến cháy nổ. Ở New York cũng có nhiều vụ cháy trong quá trình sạc. Để bảo đảm an toàn là phải bảo đảm pin đạt các chứng chỉ an toàn.

Về chai pin, nếu một đời điện thoại ta dùng 3 năm thì mọi người có sẵn sàng mua loại pin có thể sử dụng 10 năm hay không. Câu chuyện không liên quan đến chai pin mà là vòng đời của pin nó chỉ vừa đủ cho nhu cầu người dùng để làm sao chi phí hợp lý nhất.

Phóng viên: Công nghệ bán dẫn đang rất phát triển. Pin Lithium-ion giúp gì cho ngành bán dẫn?

Giáo sư Whittingham: Tôi muốn đảo vấn đề một chút. Thực tế, nếu các chất bán dẫn được sử dụng hiệu quả thì sẽ cần dùng ít pin hơn. 10 năm trước chúng ta dùng máy tính thường thấy máy nóng rực lên. Bây giờ ít thấy hiện tượng này vì các chất bán chất trong máy tính vận hành hiệu quả hơn rất nhiều.

Tôi đã nghỉ hưu, và tôi trở lại khi thế giới quan tâm đến pin Lithium-ion

Phóng viên: Xin Giáo sư chia sẻ về hành trình khoa học của mình?

Giáo sư Whittingham: Hành trình khoa học của tôi bắt đầu từ những năm 1960, lúc đó tôi đang công tác tại Đại học Oxford, sau đó tôi chuyển sang Đại học Stanford ở California và tiếp sau là sang New Jersey. Thời điểm đó, tôi làm nghiên cứu về các kỹ thuật liên quan đến pin và năng lượng.

Tại thời điểm này tôi còn làm cho một công ty lớn, tập trung vào lĩnh vực năng lượng. Thời điểm đó tôi khám phá ra pin Lithium-ion và cách để cho loại pin này có thể tái sử dụng được.

Giáo sư Stanley Whittingham phát biểu tại lễ trao giải Nobel Hóa học 2019, tại trường đại học Stockholm, Thụy Điển, ngày 8/12/2019. (Ảnh: nobelprize.org)

Giáo sư Stanley Whittingham phát biểu tại lễ trao giải Nobel Hóa học 2019, tại trường đại học Stockholm, Thụy Điển, ngày 8/12/2019. (Ảnh: nobelprize.org)

Phóng viên: Điều gì khiến Giáo sư gắn bó và theo đuổi công việc nghiên cứu?

Giáo sư Whittingham: Tôi xuất phát điểm là giáo viên hóa học. Thời gian khi chúng tôi nghiên cứu về pin thì chủ đề không còn hot. Nhưng gần đây pin được quan tâm trở lại, và sản xuất nhiều hơn.

Đáng ra tôi nghỉ hưu 20 năm trước nhưng ngờ đâu hôm nay vẫn ngồi đây, thấy rằng ngày càng nhiều xe điện dùng pin, như VinFast có ô-tô điện, buýt điện, xe máy điện.

Phóng viên: Khi pin Lithium-ion không được đón nhận thì Giáo sư làm gì để nuôi dưỡng đam mê của mình?

Giáo sư Whittingham: Có thể sản phẩm của chúng tôi ra đời sớm qua, đi trước thời đại sớm quá nên chưa được đón nhận. Tôi đã nghỉ 8-10 năm. Đột nhiên một ngày pin Lithium-ion được đón nhận trở lại, được mọi người nói đến nhiều hơn thì tôi quyết định quay trở lại.

Phóng viên: Giáo sư có kiếm được nhiều tiền từ đó không?

Giáo sư Whittingham: Không. Tôi làm cho công ty. Kiếm nhiều tiền là công ty của tôi.

Phóng viên: Giáo sư chia sẻ một chút về niềm đam mê nghiên cứu của mình suốt những năm qua?

Giáo sư Whittingham: Ngày nay cái tôi quan tâm là tính bền vững, cả tính bền vững của pin và bền vững về môi trường. Pin sản xuất ra làm sao cũng phải sử dụng ít năng lượng hơn.

Bây giờ để sản xuất pin thì nguyên vật liệu phải vận chuyển hàng ngàn dặm từ nước này sang nước khác. Như vậy bản thân quá trình này cũng sử dụng năng lượng rất nhiều. Tôi hy vọng các khu vực, các nước đều có thể tự sản xuất pin Lithium-ion. Tài nguyên tại chỗ có thể được sử dụng để sản xuất pin.

Giáo sư Stanley Whittingham phát biểu sau khi nhận giải thưởng Chính của Vinfuture 2023.

Giáo sư Stanley Whittingham phát biểu sau khi nhận giải thưởng Chính của Vinfuture 2023.

Phóng viên: Giáo sư chia sẻ gì với các nhà nghiên cứu trẻ mà khởi đầu nghiên cứu cũng có nhiều khó khăn?

Giáo sư Whittingham: Lời khuyên của tôi là luôn luôn nghiên cứu vấn đề gì mà các bạn quan tâm, hứng thú, đừng quan tâm đến vấn đề tiền. Hai là phải chịu khó đầu tư vào lĩnh vực khó khăn, với tâm lý chịu được rủi ro, đừng bảo thủ quá.

Phóng viên: Nhiều nhà nghiên cứu tại Việt Nam gặp khó khăn về kinh phí, phải tìm nguồn tài trợ. Giáo sư có thể chia sẻ kinh nghiệm gì với họ?

Giáo sư Whittingham: Bản thân chúng tôi khi làm cũng có một nhóm, trong đó có nhà nghiên cứu thâm niên, chúng tôi cũng tìm kiếm những nhà nghiên cứu trẻ. Chúng tôi sẽ cố vấn, dẫn dắt họ.

Mới 1 tháng trước, chúng tôi có một hội nghị về pin lithium ở Thành phố Hồ Chí Minh. Tôi đã gặp nhiều nhà nghiên cứu trẻ ở đó. Sau hội nghị tôi đã tiếp nhận nhiều email nhưng chưa kịp xem hết.

Phóng viên: Năm 2019, Giáo sư từng đạt giải Nobel hóa học cho nghiên cứu về pin Lithium-ion. Với giải thưởng VinFuture năm nay, giá trị của cú đúp giải thưởng sẽ như thế nào?

Giáo sư Whittingham: Năm chúng tôi đạt Nobel có 3 người. Việc đạt giải một lần nữa cho thấy sự quan tâm với ngành khoa học của chúng tôi. Ngoài ra, sau khi chúng tôi đạt giải, lợi thế là các chính trị gia bắt đầu lắng nghe và đón nhận ý kiến của chúng tôi nhiều hơn.

Chủ tịch nước Võ Văn Thưởng trao giải thưởng Chính VinFuture 2023 cho 4 nhà khoa học với phát minh pin mặt trời và pin Lithium-ion, gồm Giáo sư Martin Andrew Green (Australia); Giáo sư Stanley Whittingham (người Mỹ gốc Anh); Giáo sư Rachid Yazami (Maroc), Giáo sư Akira Yoshino (Nhật Bản).

Chủ tịch nước Võ Văn Thưởng trao giải thưởng Chính VinFuture 2023 cho 4 nhà khoa học với phát minh pin mặt trời và pin Lithium-ion, gồm Giáo sư Martin Andrew Green (Australia); Giáo sư Stanley Whittingham (người Mỹ gốc Anh); Giáo sư Rachid Yazami (Maroc), Giáo sư Akira Yoshino (Nhật Bản).

Với VinFuture, tôi thấy là giải thưởng tập trung vào khoa học và công nghệ. Tôi tin rằng với giải thưởng như vậy chúng ta sẽ chuyển dịch dần từ nghiên cứu các chủ đề cơ bản sang nghiên cứu để tạo ra cuộc sống tương lai xanh, sạch, bền vững cho con cháu chúng ta.

Bắt đầu từ bước đột phá vào năm 1974, Giáo sư Whittingham đã chế tạo ra mẫu pin Lithium-ion đầu tiên, mở ra kỷ nguyên mới trong lĩnh vực lưu trữ năng lượng. Ông là người tiên phong nghiên cứu khái niệm xen kẽ điện cực và đã mô tả tỉ mỉ sự khuếch tán của Lithium vào các mạng tinh thể kim loại khác nhau. Ông cũng đã tập trung cải thiện sự ổn định cấu trúc và số lượng chu kỳ của pin, thông qua việc áp dụng các phản ứng xen kẽ đa electron để nâng cao tính ổn định và dung lượng của chúng.

Tổ chức: HỒNG VÂN
Thực hiện: THIÊN LAM
Ảnh: THÀNH ĐẠT
Trình bày: PHƯƠNG NAM