Henryk Figiel

Wodór w metalach
– osiągnięcia i nadzieje

„Symposium on Metal-Hydrogen Systems MH2004, Fundamentals and Applications”


W dniach od 5 do 10 września na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej odbyła się pod patronatem J.M. Rektora AGH, Prof. dr hab. inż. Ryszarda Tadeusiewicza, prestiżowa międzynarodowa konferencja naukowa „Symposium on Metal-Hydrogen Systems MH2004, Fundamentals and Applications”. Konferencja była kolejną z cyklu organizowanych co dwa lata od roku 1972 międzynarodowych konferencji na temat właściwości fizykochemicznych i termodynamicznych faz wodorkowych. Dwie poprzednie konferencje odbyły się w Noosa w Australii (2000 r.) i w Annecy we Francji (2002 r.). Międzynarodowy Komitet Koordynacyjny powierzył organizację konferencji w 2004 polskim naukowcom zajmującym się badaniami wodorków, którzy wybrali Kraków i AGH jako miejsce lokalizacji konferencji. Honorowym Przewodniczącym Komitetu Organizacyjnego był profesor Bogdan Baranowski z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie, nestor ciśnieniowych badań wodorków w Polsce. Mając zaszczyt organizacji konferencji i jako Przewodniczący Komitetu Organizacyjnego Konferencji chciałbym przybliżyć i wyjaśnić cele oraz tematykę tego sympozjum.

W konferencji uczestniczyło ponad 400 naukowców i przedstawicieli przemysłu z 35 krajów, w tym wszystkich będących największymi potęgami naukowymi i przemysłowymi świata. Najliczniejsza była grupa naukowców z Japonii licząca 68 osób. Bardzo liczne były grupy z USA, Niemiec, Francji, Holandii i Rosji. Z Polski było 50 osób, w tym 12 z AGH. Warto tu podkreślić, że konferencja w Krakowie zgromadziła największą liczbę uczestników w porównaniu z wszystkimi dotychczasowymi z tego cyklu. W czasie konferencji wygłoszono 88 referatów i przedstawiono ponad 300 posterów.

Tematyka konferencji obejmowała bardzo ważną i interesującą problematykę tworzenia faz wodorkowych w wyniku absorpcji wodoru przez niektóre metale stopy, związki międzymetaliczne i nieorganiczne ciała stałe oraz wpływu wodoru na właściwości fizyczne i chemiczne tych materiałów. Wodór wprowadzony do tych materiałów zmienia istotnie zarówno ich strukturę krystaliczną jak i właściwości elektryczne, magnetyczne i optyczne. Zjawiska te w wielu przypadkach mają istotny aspekt aplikacyjny umożliwiający wykorzystanie wodorków w różnych dziedzinach techniki. Absorpcja wodoru w strukturach metali ma istotne znaczenie dla rozwijanych obecnie nanotechnologii jak i w tworzeniu nowych nanomateriałów. Łatwość wnikania wodoru do niektórych metali i związków międzymetalicznych ukierunkowała intensywne badania mające na celu zastosowanie tych materiałów do magazynowania gazowego wodoru dla celów przyszłej tzw. energetyki wodorowej. Idea energetyki wodorowej oparta jest na wykorzystywaniu energii chemicznej wodoru do otrzymywania innych form energii takich jak energia cieplna, energia elektryczna w ogniwach paliwowych lub jako paliwa do napędu pojazdów.

Ożywione dyskusje w przerwie obrad - fot. Wacław Laba
Ożywione dyskusje w przerwie obrad

Aktualnie zarówno w USA jak i w Unii Europejskiej zostały uruchomione specjalne programy rządowe mające na celu promocję, rozwój i intensyfikację badań wodorków jako materiałów związanych z energetyką wodorową. Badania te są szczególnie silnie rozwijane w USA, Japonii, Rosji, Francji i Niemczech, czołowych potęgach naukowych i przemysłowych świata. Naukowcy z tych właśnie krajów bardzo licznie uczestniczyli w konferencji, uznawanej tradycyjnie za główne i bardzo ważne forum wymiany myśli i doświadczeń dotyczących wodorków.

Decyzja Międzynarodowego Komitetu Koordynacyjnego o organizacji tej konferencji w Krakowie była dużym wyróżnieniem zarówno dla wszystkich naukowców zajmujących się tą tematyką w Polsce, jak i dla grupy pracującej na Wydziale Fizyki i Informatyki Stoso­wanej AGH. Fakt przyznania nam prawa organizacji tej konferencji dowodzi uznania dorobku i znaczenia polskich grup badawczych zajmujących się wodorkami. Wobec istotnego wzrostu zainteresowania tematyką wodorków w kontekście „energetyki wodorowej” w świecie organizacja tej konferencji w Polsce jest szczególnie dla nas ważna i korzystna. Spodziewamy się, że da to silny impuls do zintensyfikowania badań wodorków w naszym kraju i ułatwi włączenie się w programy badań międzynarodowych. Dzięki licznym osobistym spotkaniom i dyskusjom w trakcie trwania konferencji nawiązane zostały nowe i ściślejsze kontakty z wiodącymi ośrodkami światowymi w tej dziedzinie.

Warto tu przypomnieć, że badania wodorków w Polsce mają długą i bogatą tradycję. Ostatnia konferencja z tego cyklu w Polsce odbyła się we Wrocławiu w 1983, zorganizowana przez prof. Bohdana Stalińskiego. Miała się ona odbyć w 1982, ale z uwagi na wprowadzenie stanu wojennego przesunięto ją o rok. Dla tych, którzy uczestniczyli w tamtej konferencji (wtedy początkujący naukowcy, teraz czołowe autorytety naukowe) i przybyli teraz do Krakowa, było to dużym przeżyciem jak i okazją do oceny osiągnięć i postępu, który się dokonał w badaniach wodorków przez te ostatnie 21 lat.

Tradycje badań wodorków w Polsce sięgają lat 50., gdy w Instytucie Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN we Wrocławiu z inicjatywy prof. Włodzimierza Trzebiatowskiego rozpoczęto pod kierunkiem prof. Bohdana Stalińskiego badania wodorków ziem rzadkich i aktynowców, a w Instytucie Chemii Fizycznej PAN w Warszawie prof. Bogdan Baranowski zainicjował i rozwinął badania wodorków metali uzyskiwanych przy dużych ciśnieniach gazowego wodoru, co otworzyło nowe horyzonty badań w tej dziedzinie. Tych zagadnień dotyczył referat plenarny Profesora „45 Years of Nickel Hydride – History and Perspectives” prezentujący z jednej strony historię rozwoju tych badań, z drugiej wskazujący nowe kierunki badawcze. Referat wygłosił doc. dr hab. Stanisław Filipek, gdyż z powodu choroby Profesor Baranowski nie mógł przybyć do Krakowa. W Instytucie Chemii Fizycznej PAN badania te kontynuują jego uczniowie, doc. dr hab. Stanisław Filipek (absolwent AGH) i doc. dr hab. Marek Tkacz oraz grupa prof. R. Dusia. Badania faz wodorkowych we Wrocławiu są prowadzone do dzisiaj w zespołach profesorów Henryka Drulisa i Olgierda Żogała. Wszyscy wymienieni naukowcy byli współorganiza­torami konferencji i w trakcie konferencji zaprezentowali swoje ostatnie osiągnięcia naukowe. Prof. O. Żogał w swoim wystąpieniu przedstawił interesujące wyniki badań wodorków ziem rzadkich przy pomocy techniki Magnetycznego Rezonansu Jądrowego „Deuteron and Lanthanum NMR in Lanthanum Trideuteride”. Doc. dr hab. S. Filipek przedstawił referat „Synthesis and Properties of YMn2D6” dotyczący nowo uzyskanego wodorku, a doc. dr hab. Marek Tkacz referował swą pracę „High Pressure Synthesis of New Copper Hydride” przedstawiającą wodorek miedzi uzyskany przy wysokich ciśnieniach. Profesor R. Duś przedstawił interesujący referat na temat zjawisk powierzchniowych w procesie tworzenia wodorku palladu. Inne ich prace były przedstawione na sesjach posterowych.

Na bankiecie od lewej: prof. G. Wiesinger (Austria), prof. H. Figiel, prof. K. Yvon (Szwajcaria), prof. P. Vajda (Francja) - fot. Wacław Laba
Na bankiecie od lewej: prof. G. Wiesinger (Austria), prof. H. Figiel,
prof. K. Yvon (Szwajcaria), prof. P. Vajda (Francja)

Grupa krakowska, z Zakładu Fizyki Cała Stałego na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH podjęła badania wodorków około 20 lat temu ogniskując swoje zainteresowania na zjawiskach fascynujących przemian strukturalnych i magnetycznych związków ziem rzadkich i itru z niklem, kobaltem, żelazem i manganem będących wynikiem pochłaniana wodoru. Materiały te należą do grupy materiałów najłatwiej i najintensywniej pochłaniających wodór, których przedstawicielem jest powszechnie obecnie stosowany do magazynowania wodoru związek międzymetaliczny LaNi5. Pracownicy ZFCS przedstawili na konferencji 11 prac, w tym referat, który miałem zaszczyt wygłosić „Influence of Hydrogen on Physical Properties of Laves Phase RMn2 Compounds” prezentujący między innymi takie zjawiska w tych materiałach jak wzrost temperatury uporządkowania magnetycznego pod wpływem wodoru od około 100?K do prawie 300?K, który spotkał się z dużym zainteresowaniem uczestników. Warto tu zwrócić uwagę na prezentacje posterowe zespołu prof. Cz. Kapusty prezentujące badania wpływu wodoru na właściwości międzymetalicznych związków ziem rzadkich z żelazem i kobaltem należących do grupy materiałów na magnesy trwałe nowej generacji.

Najciekawsze z punktu widzenia zastosowań wodorków w technice były referaty dotyczące nowych materiałów do magazynowania wodoru oraz cienkich warstw metalicznych, tzw. „switchable mirrors” (przełączalne lustra), które w zależności od zawartości wodoru są albo przezroczyste, albo odbijają światło.

Największym zainteresowaniem cieszyły się sesje poświęcone materiałom służącym do magazynowania wodoru. Ta forma przechowywania wodoru jest szczególnie obiecująca z punktu widzenia budowy bezpiecznych zbiorników na wodór dla pojazdów, w tym dla samochodów napędzanych wodorem.

Spośród licznych i ciekawych prac szczególnie interesujące były referaty:

Zainteresowani mogą znaleźć pełny program konferencji na stronie internetowej

http://www.ftj.agh.edu.pl/MH2004

Inauguracja konferencji odbyła się w sali Teatru Słowackiego, a następnie obrady toczyły się w budynku Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej AGH. Pomimo pięknej pogody, było tłoczno zarówno na salach wykładowych, gdzie odbywały się obrady jak i na salach, do których przeprowadzano transmisję komputerową i video „on line”. Bardzo cieszy liczny udział w konferencji młodych naukowców – studentów i doktorantów z całego świata. Dla nich ogłoszony został konkurs o Nagrodę Ewalda Wickego – profesora, pioniera badań wodorków w Niemczech. W czasie konferencji Nagrodę tę w wysokości 1000 Euro przyznano i wręczono Dr Andreasowi Borgschulte z Holandii za jego wybitne osiągnięcia w badaniach cienkich warstw aktywnych optycznie wodorków metali, mających zastosowanie w przełączalnych lustrach. Uroczysty bankiet dla uczestników konferencji odbył się w komorze „Warszawa” zabytkowej Kopalni Soli w Wieliczce, uświetniony występem Zespołu Pieśni i Tańca AGH „Krakus”.

Mamy nadzieję, że konferencja ta oceniana przez uczestników jako bardzo udana, przyczyni się zarówno do rozwoju i intensyfikacji badań wodorków w kraju jak i w promocji naszej Uczelni w świecie.

Kolejna konferencja z tego cyklu odbędzie się za dwa lata na Hawajach, gdzie na uniwersytecie w Honolulu prowadzone są intensywne badania wodorków, co dowodzi, że można skutecznie połączyć przyjemne z pożytecznym...

Inauguracja Sympozjum w Teatrze Słowackiego - fot. Wacław Laba Profesor Y. Fukai i Profesor A.C. Switendick podczas obrad w Teatrze Słowackiego - fot. Wacław Laba
Gorąca dyskusja po referacie Profesora Y. Fukai - fot. Wacław Laba Profesor O. Yaghi i Profesor G. Sandrock - doświadczenie z młodością spotkały się w foyer teatru - fot. Wacław Laba
Obrady w salach Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej cieszyły się ogromnym zainteresowaniem, miejsc siedzących trzeba było szukać nawet na schodach - fot. Wacław Laba Obrady w salach Wydziału Fizyki i Informatyki Stosowanej cieszyły się ogromnym zainteresowaniem, miejsc siedzących trzeba było szukać nawet na schodach - fot. Wacław Laba
Media były żywo zainteresowane konferencją - Profesor H. Figiel udziela wywiadu Radiu 'Z' - fot. Wacław Laba Bankiet dla uczestników konferencji w Kopalni Soli Wieliczka - fot. Wacław Laba



BIP nr 132/133 sierpień/wrzesień 2004 r. str. 9