杰昆·羅德里格斯·洛佩茲被打入電化學(xué)領(lǐng)域。當他在大學(xué)里意識到他可以把機器和電線連接起來，將化學(xué)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源時，他“完全被說服了”，他說。

如今，他正在解決在美國電網(wǎng)上推廣可負擔得起的可再生能源的一大障礙:存儲。儲存風(fēng)能和太陽能產(chǎn)生的大量能量的流動電池需要更有效地儲存這些能量，當太陽不發(fā)光或微風(fēng)減弱時。

35歲的羅德里格斯-洛佩茲(Rodriguez-Lopez)在伊利諾伊大學(xué)香檳分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的實驗室里設(shè)計了一種新型材料，可以在電池中儲存電荷，從而提高電池的效率。他不會就此止步。“我們設(shè)計了看待材料的新方法，我們設(shè)計了更好的材料，”他說。

他在伊利諾伊大學(xué)的合作者杰弗里·摩爾稱贊他“淵博的知識……愿意分享它”。羅德里格斯-洛佩斯一直以社區(qū)為中心。他在墨西哥長大，在英國百科全書的幫助下，在家里玩了幾個小時。但他說，在學(xué)校里，他會和學(xué)習(xí)成績不佳的孩子們呆在一起。他喜歡幫助他們。

今天，他仍然被摩爾和其他人的合作所吸引，通過聯(lián)合能源儲存研究中心，這個由美國能源部資助的項目將新的電池和燃料電池技術(shù)從實驗室?guī)У缴虡I(yè)化。

摩爾說:“他確實展示了讓一個團隊朝著共同目標共同努力的能力。”

今天材料科學(xué)的一個重要目標是制造更好的電池(SN: 1/21/17, p. 22)。羅德里格斯-洛佩斯說，無處不在的鋰離子電池為手機和筆記本電腦供電，但這未必是儲存風(fēng)力渦輪機或太陽能電池板產(chǎn)生的大量能量的最佳方式。因此，他的實驗室的一個主要焦點是改進流動電池。

流動電池有兩個裝有溶液的大容器，一個帶正電荷，一個帶負電荷。容器由一層膜隔開，在那里兩種溶液相遇并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電子或電流。要使鋰離子電池儲存更多的電荷，就需要增加正負電極的比例，而正負電極是由昂貴的材料制成的。但為了擴大流動電池的規(guī)模，只需增加液體罐的大小，成本不會太高。

羅德里格斯-洛佩斯說:“不是有大電極，而是有大水箱。”這是一種儲存風(fēng)能或太陽能產(chǎn)生的大量電能供以后使用的更簡單的方法。

但是在今天的流電池中，反應(yīng)驅(qū)動的粒子有時會泄漏到膜上，浪費能量。Rodriguez-Lopez和他的同事們已經(jīng)設(shè)計了一種新的體積龐大的粒子，這種粒子在液體中仍能很好地溶解，但卻不能穿過障礙物。這些聚合物在2014年發(fā)表在《美國化學(xué)學(xué)會雜志》(Journal of the American Chemical Society)上，將幾十個甚至數(shù)百個更小的單元連接成一系列形狀。這些粒子通過一系列化學(xué)反應(yīng)在電池中儲存并釋放電能，這些化學(xué)反應(yīng)沿著聚合物單元一個單元前進，就像火焰向上移動火柴一樣。

羅德里格斯-洛佩斯(Rodriguez-Lopez)幾年前開始這項研究時，它只是聯(lián)合能源存儲研究中心(Joint Center for Energy Storage research)的一個附屬項目。是導(dǎo)演。克雷布特里說，多虧了羅德里格斯-洛佩斯，這項工作現(xiàn)在成了該中心的重點工作。

不過，羅德里格斯-洛佩斯考慮的遠不止設(shè)計新材料。他還使用了新技術(shù)來弄清楚這些物質(zhì)為什么以及如何以這種方式工作，這樣他就能更理性地排除故障，最終使分子按照他的意愿工作。

例如，他已經(jīng)成為掃描電化學(xué)顯微鏡的專家，這樣他就可以觀察電子隨著化學(xué)反應(yīng)沿著他漫長的分子運動。他使用這種技術(shù)來實現(xiàn)電池的理想性能。

展望未來，Rodriguez-Lopez說他想要給他的分子設(shè)計工作帶來更多的生物學(xué)影響。畢竟，他說，細胞中充滿了大量的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)經(jīng)過精細的調(diào)整以適應(yīng)特定的工作。例如，有些人在損壞時可以自我修復(fù)，而另一些人可以自我毀滅。他說，理解大自然的復(fù)雜性可以幫助他設(shè)計出電池的材料，使其能以更復(fù)雜的方式反應(yīng)。