Казахстанские ученые создали и ввели в эксплуатацию первую интегрированную станцию по производству «зеленого водорода», основанную на собственных патентах и инженерных разработках. Пилотная установка полного цикла питается исключительно от солнечных панелей и ветрогенераторов, а ключевым элементом системы являются инновационные катализаторы и оригинальные принципы проектирования, разработанные лабораторией возобновляемых источников энергии National Laboratory Astana при Nazarbayev University.
Проект реализован при поддержке промышленного партнера Zhejiang H2-Bank Technology Co., Ltd. (Китай), который помог собрать коммерческую систему, включающую запатентованный электродный материал – передовой анодный катализатор на основе оксида иридия. Мембрана с таким покрытием обеспечивает эффективное расщепление молекул воды в электролизере и повышает производительность установки.
Платформа демонстрирует полный цикл получения «зеленого водорода»: солнечная и ветровая энергия преобразуется в электричество, использующееся для электролитического расщепления воды. Полученный водород затем хранится как энергоноситель и может применяться в топливных элементах, транспортных средствах, автономных генераторах или в получении удобрений, в расщеплении металлов или нефтегазе. Пока его планируется использовать в лабораториях: система за три часа заполняет баллон объемом 6 куб. метров.
«Это значительный шаг к практической реализации водородных технологий в Казахстане. То, что начиналось с порошков фотокатализаторов и лабораторных прототипов, превратилось в рабочую систему промышленного масштаба, функционирующую под открытым небом», – отметил профессор NU Нуршат Нуражи, руководитель лаборатории ВИЭ.
На ранних этапах работы команда сосредоточилась на разработке фотокатализаторов – ключевой элемент систем, способных эффективно использовать солнечную энергию, и на изучении механизмов фотокаталитического расщепления воды. В финальной фазе программы ученым удалось совершить стратегический переход от лабораторных экспериментов к созданию работоспособных прототипов для реальной индустрии.
«Сотрудничество с индустриальным партнером позволило обеспечить масштабируемость конструкции и соблюдение международных стандартов производства и безопасности водорода, – сказал доктор Ерболат Магазов, руководитель команды по производству водорода. – Для университета и научного сообщества страны это важная веха: одна из первых систем возобновляемого водорода такого масштаба, демонстрирующая потенциал отечественных инноваций в сфере чистой энергетики».
В 2024 году Правительство Казахстана утвердило Концепцию развития водородной энергетики до 2030 года, обозначив водород одним из ключевых элементов перехода к низкоуглеродной экономике. Исследования лаборатории ВИЭ были профинансированы в рамках Целевой программы Министерства науки и высшего образования РК (2020-2025), которая является частью национальной инициативы по ускорению развития «зеленых» технологий. В рамках реализации программы ученые сотрудничают с университетами и компаниями Казахстана и зарубежья: Атырауским университетом, Карагандинским университетом имени Букетова, KMG Engineering, Университетом Токай (Япония), Университетом штата Уичито и Университетом Массачусетса в Амхерсте (США).
«Целевая программа позволила преодолеть разрыв между наукой и внедрением, наглядно показав, как национальные НИОКР-проекты могут приносить и академические, и практические результаты», – подчеркнул профессор Нуражи.
Помимо исследовательской работы, группа опубликовала более 40 статей в рейтинговых научных журналах, опубликовала несколько монографий и получила 7 патентов на инновации в области водородной энергетики. Удалось подготовить новое поколение специалистов и создать сеть экспертов, сфокусированных на всей цепочке создания стоимости «зеленого водорода».
Ученые продолжат работу над усовершенствованием фотоактивных материалов, катализаторов и архитектуры систем. Созданная установка, отмечают они, это лишь малая модель того, что может быть развернуто по всей стране, обеспечивая более чистый воздух, экологически безопасную среду и новые высокотехнологичные рабочие места в Казахстане.