Как ученый из Туркестанской области разрабатывает технологии хранения водорода для энергетики будущего

Водородная энергетика — одно из ключевых направлений развития мировой энергетики, и Казахстан активно включается в этот процесс. Директор научно-исследовательского института естественных наук, нанотехнологий и новых материалов Международного казахско-турецкого университета имени Ходжи Ахмеда Ясави Шерзод Курбанбеков работает над созданием новых наноструктурных материалов для хранения водорода, что может стать основой для развития экологически чистой энергетики в стране. В интервью NUR.KZ ученый рассказал о сути проекта, достигнутых результатах и перспективах внедрения технологии в реальный сектор.

— Шерзод Рустамбекович, ваша исследовательская работа посвящена разработке новых технологий хранения и преобразования энергии. В чем заключается ее ключевая идея и какие актуальные проблемы она решает?

— Энергия является одной из важнейших потребностей современного общества, и ее потребление будет неуклонно расти. Согласно прогнозам, к 2050 году увеличение спроса на энергоресурсы потребует масштабных и оперативных решений. В условиях исчерпания природных запасов и необходимости перехода к более устойчивым источникам особое значение приобретает развитие высокоэффективных электрохимических систем для хранения и преобразования энергии.

Одним из наиболее перспективных направлений в этой области является водородная энергетика, признанная приоритетной в большинстве развитых стран. Однако ее широкомасштабное внедрение сопряжено с рядом технологических вызовов, включая создание инфраструктуры для хранения и транспортировки водорода. Решение этих задач требует разработки новых функциональных материалов с высокими сорбционными характеристиками.

В рамках нашего проекта мы занимаемся созданием и исследованием интерметаллических нанокристаллов на основе титана, алюминия, магния и палладия. Эти материалы обладают уникальными свойствами, позволяющими существенно повысить эффективность топливных элементов. Особое внимание уделяется изучению взаимодействия водорода с интерметаллическими соединениями различных структурных типов, что позволит нам не только лучше понять механизмы сорбции и десорбции, но и разработать новые технологические подходы к хранению водорода.

Мы проводим комплексный анализ полученных сплавов — исследуем их структуру, морфологию, фазовый и химический состав. Кроме того, разрабатываем математические модели, позволяющие прогнозировать поведение материалов при различных температурных режимах.

Практическая ценность нашего исследования заключается в создании новых материалов для систем хранения водорода, которые могут быть использованы в энергетике будущего. Полученные данные станут основой для разработки инновационных топливных элементов, обладающих высокой надежностью и эффективностью.

— Что стало главной мотивацией для выбора именно этого направления?

— Выбор этой темы обусловлен рядом важных факторов. Во-первых, энергетическая необходимость. В условиях глобального роста энергопотребления критически важно искать экологически чистые и возобновляемые источники энергии. Водород рассматривается как один из самых перспективных вариантов, однако до сих пор остаются нерешенными вопросы его эффективного хранения и транспортировки. Наше исследование направлено на поиск решений в этой области.

Во-вторых, технологическое развитие. Современная наука активно изучает новые материалы и методы хранения водорода, включая интерметаллиды и наноструктуры. Эти разработки могут стать основой для инновационных технологий, которые существенно повысят эффективность энергосистем будущего.

В-третьих, экологическая значимость. Водород — экологически чистый источник энергии, при использовании которого не образуются углекислый газ и вредные выбросы. Его внедрение — важный шаг в борьбе с изменением климата и снижением негативного воздействия промышленности на окружающую среду.

Кроме того, существует научный интерес. Исследование атомных и молекулярных свойств наноструктур и интерметаллидов представляет большой интерес для фундаментальной науки. Изучение их взаимодействия с водородом может привести к новым открытиям и расширить наши представления о механизмах хранения энергии.

Наконец, вопрос энергетической инфраструктуры будущего. Развитие технологий эффективного хранения и транспортировки водорода станет важным шагом в создании новой энергетической системы, особенно в сфере электромобилей и накопления избыточной энергии от возобновляемых источников.

— На какой стадии сейчас находится ваш проект? Какие ключевые этапы уже пройдены?

— Основная концепция проекта полностью сформирована, а эффективность разрабатываемой технологии уже подтверждена. Разработана техническая концепция, определены потенциальные направления ее практического применения.

— Какие результаты уже получены и каковы перспективы их практического применения?

— Мы детально изучили взаимодействие ряда интерметаллидов с водородом и их способность к его хранению. Установлено, что увеличение площади поверхности наноструктур способствует накоплению водорода с высокой плотностью. Это открывает широкие перспективы для создания эффективных систем хранения и транспортировки водорода.

Разработанные материалы особенно важны для энергетической инфраструктуры будущего, в частности, для накопления избыточной энергии от возобновляемых источников. Полученные результаты уже вызвали интерес научного сообщества и стимулируют дальнейшие исследования в области наноструктурных материалов и интерметаллидов. Эти исследования закладывают основу для новых технологических решений и совершенствования существующих методов.

— С какими трудностями вы столкнулись в процессе работы и как они были преодолены?

— Одной из основных сложностей стала нехватка специализированного лабораторного оборудования и расходных материалов для проведения экспериментов. Также проекту требовалось дополнительное финансирование для реализации отдельных этапов исследований. Несмотря на это, благодаря поддержке научного сообщества и сотрудничеству с профильными организациями нам удалось преодолеть эти препятствия и продолжить работу в намеченном направлении.

— Как ваше исследование может повлиять на развитие региона и страны в целом?

— Наше исследование может оказать значительное влияние не только на научное сообщество, но и на экономику и экологию страны. Внедрение разработанных технологий способствует обеспечению энергетической безопасности, повышению экологической устойчивости и созданию новых отраслей и рабочих мест.

Кроме того, развитие водородных технологий укрепит позиции Казахстана на международной арене, повысив его конкурентоспособность в сфере возобновляемой энергетики и ускорив инновационное развитие страны.

— Что, на ваш взгляд, отличает ваш проект?

— Наш проект важен как на национальном, так и на мировом уровне. Вопросы перехода на чистые источники энергии и борьбы с изменением климата стоят перед всем миром, и наши исследования направлены на решение этих задач.

Разработанные технологии могут не только повысить энергетическую безопасность Казахстана, но и внести вклад в международные усилия по развитию водородной энергетики. Проект имеет инновационный характер и открывает новые перспективы для использования наноструктурных материалов в водородной энергетике, что делает его значимым не только для науки, но и для реального сектора экономики.

— Какую роль в реализации научного проекта играют государственная поддержка и гранты?

— Государственная поддержка и грантовое финансирование являются ключевыми факторами успешного развития научных исследований. Они обеспечивают не только финансовые ресурсы, но и необходимую инфраструктурную базу, что позволяет ускорить работу и достичь значимых научных результатов.

Наш проект финансируется комитетом науки Министерства науки и высшего образования Республики Казахстан. Это дает возможность не только проводить фундаментальные исследования, но и направлять их на решение актуальных социально-экономических задач страны.