Peter George Bruce FRS , FRSE , FRSC es un químico británico y profesor Wolfson de Materiales en el Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford . [1] En 2018 fue nombrado Secretario de Física y Vicepresidente de la Royal Society. [2] Bruce es fundador y científico jefe de la Institución Faraday. [3]
Peter Bruce | |
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Nació | Peter George Bruce 2 de octubre de 1956 [1] |
alma mater | Universidad de Aberdeen (BSc, PhD) |
Conocido por | Batería de litio-aire |
Premios | |
Carrera científica | |
Instituciones | |
Tesis | Electrolitos sólidos conductores de iones de litio (1981) |
Sitio web | www |
Educación
Bruce se educó en Aberdeen Grammar School y en la Universidad de Aberdeen, donde obtuvo una licenciatura en ciencias en 1978 y un doctorado en 1982. [1] Completó su investigación de doctorado sobre la conducción de electrolitos sólidos de iones de litio bajo la supervisión del Prof. AR Oeste. [4]
Investigar
Los principales intereses de investigación de Bruce se encuentran en los campos de la química de materiales y la electroquímica; con especial énfasis en los materiales de almacenamiento de energía para baterías de litio y sodio. Está interesado en la ciencia fundamental de los sólidos conductores iónicos y los compuestos de intercalación, la síntesis de nuevos materiales con nuevas propiedades o combinaciones de propiedades, la comprensión de estas propiedades y la exploración de sus aplicaciones en el almacenamiento de energía. Aunque los sólidos conductores iónicos representan el punto de partida de gran parte de su investigación, ha extendido sus intereses más allá de los confines de este tema. Sus intereses de investigación actuales incluyen materiales catódicos, baterías de estado sólido y la batería de Li-aire.
Bruce ha publicado más de 350 artículos en esta área y ha sido reconocido como un investigador altamente citado por el Grupo Web of Science cada año desde 2015. [5]
Baterías de estado sólido
Todas las baterías de estado sólido tienen el potencial de revolucionar los vehículos eléctricos del futuro. Reemplazar el electrolito líquido orgánico inflamable que se usa actualmente en las celdas de iones de litio por un sólido permitirá el uso de un ánodo de metal alcalino que aumentará la densidad de energía y mejorará la seguridad. Los intereses de Bruce están en comprender los procesos fundamentales que están teniendo lugar y aquellos, como la formación de vacío y dendrita, que en última instancia conducen a la falla de la célula. [6] [7] Bruce lidera el proyecto SOLBAT de la Institución Faraday [8] que tiene como objetivo "romper las barreras que impiden la progresión al mercado de baterías de estado sólido". [9]
Compuestos de intercalación
La intercalación del litio en huéspedes sólidos es el mecanismo fundamental que sustenta el funcionamiento de los electrodos en las baterías de litio recargables. Busca sintetizar nuevos compuestos de intercalación de litio con propiedades o combinaciones de propiedades inusuales. Está especialmente interesado en materiales de cátodos para baterías de iones de litio y sodio. Recientemente, su trabajo en esta área se ha centrado en compuestos que pueden almacenar carga adicional, más allá de la capacidad redox del metal de transición, mediante la participación de oxígeno en procesos redox aniónicos reversibles, incluida la formación de oxígeno molecular en el sólido. [10] [11]
Batería de litio-aire
Peter G. Bruce es uno de los iniciadores de la batería de litio-aire . La batería recargable de iones de litio ha revolucionado la electrónica portátil, será clave para electrificar el transporte y entregar electricidad renovable segura y estable. Sin embargo, la densidad de energía más alta posible para las baterías de iones de litio es insuficiente para satisfacer las demandas futuras. La batería de Li-aire tiene el potencial de transformar el almacenamiento de energía y tiene la densidad de energía teórica más alta de cualquier tecnología de batería conocida. Su investigación se centra en comprender los procesos fundamentales que sustentan su funcionamiento. El trabajo reciente ha incluido la investigación de la cinética de los mediadores redox y su uso en las células Li-air. [12]
Cristalografía
La cristalografía es el estudio de la estructura que es la base de gran parte de la química moderna. En ausencia de monocristales, es importante poder resolver estructuras ab initio a partir de datos de difracción de neutrones o rayos X de polvo. Junto con Yuri G. Andreev, desarrolló poderosos métodos espaciales directos mediante los cuales esto se puede lograr. Los nanomateriales son importantes, pero establecer su estructura (disposición atómica) es difícil porque la ruptura del orden de largo alcance debido a las dimensiones confinadas niega el uso de métodos cristalográficos convencionales. Exploraron enfoques alternativos, incluidos los métodos de Debye, que relacionan la disposición atómica con los datos de difracción sin recurrir a la simetría. Todos los métodos anteriores permiten el acceso a las estructuras de compuestos con una gran cantidad de propiedades dentro y más allá de la química de los materiales. [ cita requerida ]
Electrolitos poliméricos
Desde el descubrimiento de los éteres corona y criptandos por Pederson , Cram y Lehn (por los que recibieron el Premio Nobel en 1987), la importancia de las moléculas que contienen las unidades repetidas -CH 2 -CH 2 -O- como ligandos coordinadores de cationes metálicos ha sido reconocido. Combinando sales y poliéteres como el óxido de polietileno (-CH 2 -CH 2 -O-) n , es posible sintetizar miles de complejos de metal-poliéter, conocidos alternativamente como electrolitos poliméricos. Dichos materiales son compuestos de coordinación en estado sólido y soportan la conductividad iónica. Durante 30 años se creyó que la conductividad iónica se limitaba a los polímeros amorfos por encima de la Tg y que los polímeros cristalinos eran aislantes. Derribó esta opinión con el descubrimiento de electrolitos de polímeros cristalinos. [13]
Premios y honores
Bruce es miembro electo de la Royal Society of Chemistry , miembro de la Royal Society y miembro de la Royal Society of Edinburgh .
Sus premios:
- Premio 1999 de la Real Sociedad de Química en Materiales
- Premio al mérito Wolfson de la Royal Society 2001
- 2003 Medalla y premio Beilby de la Royal Society of Chemistry
- Premio Interdisciplinario de la Real Sociedad de Química 2003
- 2004 Real Sociedad de Química John Jeyes Lectureship and Medal
- 2004 Royal Society of Edinburgh Gunning Victoria Jubilee Prize Lectureship (otorgado cada 4 años y solo cada 12 a los químicos)
- Premio de Química de Estado Sólido de la Real Sociedad de Química 2005
- Premio a la división de baterías de la Sociedad Electroquímica 2008 (EE. UU.)
- Conferencia de Tilden de la Royal Society of Chemistry 2009
- 2011 Premio Arfvedson Schlenk de la Sociedad Química Alemana
- Premio en memoria de Carl Wagner 2011 de la Sociedad Electroquímica (EE. UU.)
- 2012 Akzo Nobel UK Science Award (primer galardonado)
- Premio Galileo Galilei 2012
- 2014 Medalla Barker de la Real Sociedad de Química
- 2015 Medalla Internacional de Ciencia y Tecnología de Materiales, MRSI
- Miembro honorario de la Sociedad de Investigación de Materiales de la India
- 2015-19 Investigador altamente citado [1]
- Premio Liversidge 2016
- Medalla Hughes de la Royal Society 2017
Referencias
- ^ a b c "BRUCE, Prof. Peter George" . Quién es quién . ukwhoswho.com . 2015 ( edición en línea de Oxford University Press ). A & C Black, una impresión de Bloomsbury Publishing plc. (se requiere suscripción o membresía a una biblioteca pública del Reino Unido ) (se requiere suscripción)
- ^ "Peter Bruce" . Royal Society .
- ^ "El Equipo" . La Institución Faraday .
- ^ Bruce, Peter G. (1981). Electrolitos sólidos conductores de iones de litio (Ph.D). Universidad de Aberdeen.
- ^ "Investigadores altamente citados" . Grupo Web of Science.
- ^ Kasemchainan, Jitti; Zekoll, Stefanie; Spencer Jolly, Dominic; Ning, Ziyang; Hartley, Gareth O .; Médula, James; Bruce, Peter G. (29 de julio de 2019). "La corriente de extracción crítica conduce a la formación de dendrita en el recubrimiento en celdas de electrolito sólido de ánodo de litio" . Materiales de la naturaleza . 18 (10): 1105-1111. Código bibliográfico : 2019NatMa..18.1105K . doi : 10.1038 / s41563-019-0438-9 . PMID 31358941 . S2CID 198983965 .
- ^ Spencer Jolly, Dominic; Ning, Ziyang; Darnbrough, James E .; Kasemchainan, Jitti; Hartley, Gareth O .; Adamson, Paul; Armstrong, David EJ; Médula, James; Bruce, Peter G. (9 de diciembre de 2019). "Interfaz de sodio / Na β ″ alúmina: efecto de la presión sobre los huecos" . Materiales e interfaces aplicados ACS . 12 (1): 678–685. doi : 10.1021 / acsami.9b17786 . PMID 31815414 .
- ^ "El Equipo" . SOLBAT .
- ^ "Acerca de" . SOLBAT .
- ^ House, Robert A .; Jin, Liyu; Maitra, Urmimala; Tsuruta, Kazuki; Somerville, James W .; Förstermann, Dominic P .; Massel, Felix; Duda, Laurent; Roberts, Matthew R .; Bruce, Peter G. (2018). "Oxifluoruro de litio y manganeso como un nuevo material de cátodo que exhibe oxígeno redox" . Ciencias de la energía y el medio ambiente . 11 (4): 926–932. doi : 10.1039 / C7EE03195E .
- ^ House, Robert A .; Maitra, Urmimala; Pérez-Osorio, Miguel A .; Lozano, Juan G .; Jin, Liyu; Somerville, James W .; Duda, Laurent C .; Nag, Abhishek; Walters, Andrew; Zhou, Ke-Jin; Roberts, Matthew R .; Bruce, Peter G. (9 de diciembre de 2019). "Control de superestructura de histéresis de voltaje de primer ciclo en cátodos oxígeno-redox". Naturaleza . 577 (7791): 502–508. Bibcode : 2019Natur.577..502H . doi : 10.1038 / s41586-019-1854-3 . PMID 31816625 . S2CID 209165537 .
- ^ Chen, Yuhui; Gao, Xiangwen; Johnson, Lee R .; Bruce, Peter G. (22 de febrero de 2018). "Cinética de la oxidación del peróxido de litio por mediadores redox y consecuencias para la celda de litio-oxígeno" . Comunicaciones de la naturaleza . 9 (1): 767. Bibcode : 2018NatCo ... 9..767C . doi : 10.1038 / s41467-018-03204-0 . PMC 5823882 . PMID 29472558 .
- ^ Christie, Alasdair M .; Lilley, Scott J .; Staunton, Edward; Andreev, Yuri G .; Bruce, Peter G. (enero de 2005). "Incremento de la conductividad de los electrolitos de polímeros cristalinos". Naturaleza . 433 (7021): 50–53. Código Bibliográfico : 2005Natur.433 ... 50C . doi : 10.1038 / nature03186 . PMID 15635406 . S2CID 4340372 .