हरित हाइड्रोजन: इलेक्ट्रोलिसिस, हरित अमोनिया और राष्ट्रीय मिशन
भूरा–ग्रे–ब्लू–ग्रीन हाइड्रोजन, विद्युत अपघटन, कार्बन उत्सर्जन मानक तथा भारत का राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन। यह स्वतंत्र स्थायी अध्याय अवधारणा, तुलना, परीक्षा-भ्रम तथा अभ्यास के साथ तैयार किया गया है।
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सिद्धांत और मूल पाठ्यक्रम
यह समाचार का संक्षेप नहीं, उससे जुड़े स्थायी ज्ञान का व्यवस्थित अध्ययन अध्याय है। ताज़ा खबर के लिए नीचे अलग कड़ी दी गई है।
1. हाइड्रोजन ऊर्जा स्रोत नहीं, ऊर्जा वाहक क्यों है?
हाइड्रोजन पृथ्वी पर मुक्त रूप में बहुत कम मिलता है; सामान्यतः इसे जल अथवा हाइड्रोकार्बन से ऊर्जा खर्च कर अलग किया जाता है। इसलिए इसे प्राथमिक ऊर्जा-स्रोत के बजाय ऊर्जा वाहक कहना अधिक वैज्ञानिक है। ऊर्जा का उपयोग इसे बनाने में हुआ है; बाद में ईंधन सेल या अन्य प्रक्रियाओं में वही ऊर्जा रूपांतरित होती है।
ईंधन सेल में हाइड्रोजन और ऑक्सीजन की विद्युत-रासायनिक अभिक्रिया से बिजली और जल बन सकते हैं। मगर पूरे जीवन-चक्र का उत्सर्जन केवल अंतिम उपयोग देखकर तय नहीं होता; उत्पादन बिजली, पानी, परिवहन, संपीड़न और संग्रहण से जुड़े उत्सर्जन गिने जाते हैं।
2. इलेक्ट्रोलिसिस की प्रक्रिया और ऊर्जा संतुलन
विद्युत अपघटन (Electrolysis) में विद्युत ऊर्जा की सहायता से पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित किया जाता है: 2H₂O → 2H₂ + O₂। उपकरण इलेक्ट्रोलाइज़र कहलाता है। उसकी ऊर्जा-दक्षता, विद्युत स्रोत, शुद्ध जल की व्यवस्था, तापीय प्रबंधन एवं टिकाऊ सामग्री मिलकर वास्तविक लागत तय करते हैं।
यदि इलेक्ट्रोलाइज़र में कोयला-प्रधान ग्रिड की बिजली उपयोग हो तो उत्पाद को स्वतः हरित नहीं कह सकते। अक्षय विद्युत का भरोसेमंद स्रोत और उत्सर्जन प्रमाणन आवश्यक हैं। समुद्र जल का उपयोग संभव बनाने के लिए सामान्यतः शोधन/लवण-निष्कासन की जरूरत हो सकती है, जिसकी पर्यावरणीय एवं आर्थिक लागत अलग है।
3. ग्रे, ब्लू और ग्रीन की तुलना
| श्रेणी | मुख्य उत्पादन पथ | परीक्षा में भ्रम |
|---|---|---|
| ग्रे | प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधन का सुधार; उत्सर्जन को सामान्यतः नहीं पकड़ा जाता | अंतिम उपयोग पर CO₂ न निकलना पूरे उत्पादन को स्वच्छ नहीं बनाता |
| ब्लू | जीवाश्म-आधारित उत्पादन के साथ कार्बन पकड़ने/भंडारण की व्यवस्था | पूरे जीवनचक्र में उत्सर्जन शून्य नहीं मान सकते |
| ग्रीन | अक्षय स्रोतों के साथ मानक-अनुरूप जल-विद्युत अपघटन अथवा अन्य मान्य पथ | भारत का मानक प्रमाणित उत्सर्जन तीव्रता पर आधारित है |
भारत के अधिसूचित हरित हाइड्रोजन मानक में निर्धारित सीमा प्रति किग्रा हाइड्रोजन अधिकतम 2 किग्रा CO₂-समतुल्य है (12 महीनों के औसत आधार पर)। इसलिए परीक्षा में ‘हरित हाइड्रोजन का उत्पादन शून्य उत्सर्जन वाला होता है’ जैसा निरपेक्ष कथन नहीं लिखना चाहिए।
4. हरित अमोनिया, इस्पात और निर्यात शृंखला
अमोनिया (NH₃) बनाने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग होता है। अक्षय-आधारित हाइड्रोजन से निर्मित अमोनिया को हरित अमोनिया कहा जाता है। इसका उपयोग उर्वरक, ऊर्जा संग्रहण एवं समुद्री परिवहन के भविष्य के ईंधन-मार्ग में हो सकता है, पर विषाक्तता, परिवहन और ऊर्जा-हानि की सुरक्षा चुनौतियाँ रहती हैं।
रिफाइनरी, उर्वरक और कुछ लौह-इस्पात प्रक्रियाएँ ऐसे क्षेत्र हैं जहाँ हरित हाइड्रोजन से जीवाश्म ईंधन-आधारित इनपुट का स्थानांतरण संभव है। अत्यधिक कठिन क्षेत्रों में लागत, भंडारण, ईंधन शोधन और मांग गारंटी निर्णायक होंगे। केवल निर्यात के लिए उत्पादन बढ़ाना, घरेलू औद्योगिक उत्सर्जन घटाने का पर्याय नहीं है।
5. राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन और 2030 लक्ष्य
केंद्र सरकार के राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन का घोषित लक्ष्य 2030 तक कम-से-कम 50 लाख मीट्रिक टन वार्षिक उत्पादन क्षमता विकसित करना है। इसे किसी एक वर्ष की वास्तविक उपज या वर्तमान में पूरी तरह स्थापित क्षमता से अलग समझें। इलेक्ट्रोलाइज़र निर्माण, घरेलू मांग, मानकीकरण, अनुसंधान और बंदरगाह–औद्योगिक समूहों का विकास इस परिवर्तन के अंग हैं।
तीन अलग माप: (1) खरीद/आपूर्ति समझौता (offtake), (2) स्थापित/चालू उत्पादन क्षमता, (3) सत्यापित वास्तविक उत्पादन। तीनों संख्याएँ समान नहीं होतीं। आगे की राह सस्ती अक्षय बिजली, जल-संरक्षण, प्रमाणन, औद्योगिक मांग, कौशल और निर्यात अवसर में संतुलन है।
प्रारंभिक परीक्षा: व्याख्यासहित वस्तुनिष्ठ अभ्यास
ये अध्ययनसार के मौलिक अभ्यास प्रश्न हैं। इन्हें वास्तविक UPSC PYQ न मानें।
अभ्यास प्रश्न 1. विद्युत अपघटन से जल के विभाजन का सही उत्पाद-युग्म क्या है?
- हाइड्रोजन और ऑक्सीजन
- नाइट्रोजन और क्लोरीन
- कार्बन और हाइड्रोजन
- हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड
सही उत्तर और विस्तृत व्याख्या
उत्तर: विकल्प A — हाइड्रोजन और ऑक्सीजन। जल-विद्युत अपघटन में बिजली से H₂ और O₂ प्राप्त होते हैं। बिजली का स्रोत उत्पादन के पर्यावरणीय वर्गीकरण में निर्णायक है।
अभ्यास प्रश्न 2. भारत के हरित हाइड्रोजन मानक में प्रति किग्रा H₂ के लिए घोषित अधिकतम उत्सर्जन तीव्रता क्या है?
- शून्य का अनिवार्य मान
- 2 किग्रा CO₂-समतुल्य
- 20 किग्रा CO₂-समतुल्य
- 50 किग्रा CO₂-समतुल्य
सही उत्तर और विस्तृत व्याख्या
उत्तर: विकल्प B — 2 किग्रा CO₂-समतुल्य। भारत का मानक 12-महीने के औसत पर अधिकतम 2 किग्रा CO₂-समतुल्य/किग्रा हाइड्रोजन की सीमा देता है; हरित का अर्थ पूर्ण शून्य जीवनचक्र उत्सर्जन नहीं।
अभ्यास प्रश्न 3. राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन का 2030 तक कम-से-कम वार्षिक उत्पादन लक्ष्य क्या है?
- 5 लाख टन
- 50 लाख टन
- 50 करोड़ टन
- 500 करोड़ टन
सही उत्तर और विस्तृत व्याख्या
उत्तर: विकल्प B — 50 लाख टन। मिशन का घोषित लक्ष्य कम-से-कम 5 मिलियन मीट्रिक टन यानी 50 लाख टन प्रतिवर्ष है; लक्ष्य, खरीदारों के अनुबंध और वास्तविक उत्पादन में अंतर है।
मुख्य परीक्षा: विश्लेषणात्मक अभ्यास
15 अंक • 250 शब्द: हरित हाइड्रोजन भारत की औद्योगिक डीकार्बनीकरण और ऊर्जा सुरक्षा रणनीति का आधार कैसे बन सकता है? तकनीकी, आर्थिक, जल-संबंधी तथा प्रमाणन चुनौतियों का विश्लेषण कीजिए। (15 अंक, 250 शब्द)
उत्तर में अवधारणा, सटीक तथ्य, विविध पक्ष, चुनौतियाँ, सुझाव और समग्र निष्कर्ष व्यवस्थित रूप से लिखें। यह मौलिक अभ्यास प्रश्न है।