ग्रीन हाइड्रोजन ने समझाया: इसका उत्पादन कैसे किया जाता है, इसका उपयोग कहां किया जाता है और भारत का मिशन

कैसे हरित हाइड्रोजन भारत के स्वच्छ ऊर्जा भविष्य को शक्ति प्रदान कर सकता है और ऊर्जा सुरक्षा को मजबूत कर सकता है। (गेटी इमेजेज)

स्वच्छ ऊर्जा की दिशा में भारत के प्रयास को हाल ही में अपनी पहली हाइड्रोजन-संचालित ट्रेन के लॉन्च के साथ एक बड़ा बढ़ावा मिला, जिससे हरित हाइड्रोजन तकनीक सुर्खियों में आ गई। यह मील का पत्थर जीवाश्म ईंधन पर निर्भरता कम करने और 2070 तक शुद्ध-शून्य उत्सर्जन हासिल करने के देश के व्यापक प्रयास का हिस्सा है। इलेक्ट्रिक वाहनों और नवीकरणीय ऊर्जा के साथ-साथ, हरित हाइड्रोजन भारत के स्वच्छ ऊर्जा संक्रमण के प्रमुख स्तंभों में से एक के रूप में उभर रहा है।विश्व स्तर पर, देश भारी उद्योगों, लंबी दूरी के परिवहन, शिपिंग और विमानन जैसे क्षेत्रों के लिए भविष्य के ईंधन के रूप में हाइड्रोजन में भारी निवेश कर रहे हैं, जिन्हें डीकार्बोनाइज करना मुश्किल है। भारत ने भी खुद को हरित हाइड्रोजन के उत्पादन, उपयोग और निर्यात के लिए एक वैश्विक केंद्र के रूप में स्थापित करने के लिए राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन शुरू किया है।इस संदर्भ में, आइए समझें कि हरित हाइड्रोजन क्या है, इसका उत्पादन कैसे किया जाता है, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाएं बिना दहन के बिजली कैसे उत्पन्न करती हैं, और प्रौद्योगिकी को भारत के ऊर्जा भविष्य के लिए क्यों महत्वपूर्ण माना जाता है।

सरल शब्दों में अवधारणा

हाइड्रोजन ब्रह्मांड में सबसे हल्का और सबसे प्रचुर तत्व है, लेकिन यह पृथ्वी पर अपने शुद्ध रूप में बहुत कम पाया जाता है। यह आमतौर पर पानी (H2O) या प्राकृतिक गैस जैसे हाइड्रोकार्बन जैसे यौगिकों के हिस्से के रूप में मौजूद होता है। इसलिए, ईंधन के रूप में उपयोग करने से पहले हाइड्रोजन को पहले निकाला जाना चाहिए।हाइड्रोजन को अक्सर ऊर्जा वाहक के रूप में वर्णित किया जाता है, न कि ऊर्जा स्रोत के रूप में। बिजली की तरह, यह उत्पादित ऊर्जा को अन्यत्र संग्रहीत और परिवहन करता है।इसके उत्पादन के आधार पर, हाइड्रोजन को विभिन्न श्रेणियों में वर्गीकृत किया गया है:• ग्रे हाइड्रोजन भाप मीथेन सुधार के माध्यम से प्राकृतिक गैस से उत्पादित किया जाता है। यह वर्तमान में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला रूप है लेकिन महत्वपूर्ण मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है।• नीला हाइड्रोजन प्राकृतिक गैस से भी उत्पादित किया जाता है, लेकिन उत्पादन के दौरान उत्पन्न कार्बन डाइऑक्साइड को कार्बन कैप्चर, यूटिलाइज़ेशन और स्टोरेज (सीसीयूएस) प्रौद्योगिकियों का उपयोग करके कैप्चर और संग्रहीत किया जाता है।• हरा हाइड्रोजन सौर या पवन ऊर्जा जैसे नवीकरणीय स्रोतों से उत्पन्न बिजली का उपयोग करके पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विभाजित करके उत्पादित किया जाता है। चूंकि किसी जीवाश्म ईंधन का उपयोग नहीं किया जाता है और उत्पादन के दौरान वस्तुतः कोई कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जित नहीं होता है, इसलिए इसे हाइड्रोजन का सबसे स्वच्छ रूप माना जाता है।क्योंकि हरित हाइड्रोजन को कई क्षेत्रों में संग्रहीत, परिवहन और उपयोग किया जा सकता है, इसलिए वैश्विक जलवायु लक्ष्यों को प्राप्त करने में इसके महत्वपूर्ण भूमिका निभाने की उम्मीद है।

हरित हाइड्रोजन का उत्पादन कैसे होता है?

हरित हाइड्रोजन के उत्पादन की सबसे आम विधि इलेक्ट्रोलिसिस है।इस प्रक्रिया में, इलेक्ट्रोलाइज़र नामक उपकरण का उपयोग करके पानी के माध्यम से बिजली प्रवाहित की जाती है। विद्युत धारा पानी के अणुओं को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन गैसों में तोड़ देती है।जब बिजली पूरी तरह से सौर, पवन या जलविद्युत जैसे नवीकरणीय स्रोतों से आती है, तो परिणामी हाइड्रोजन को हरित हाइड्रोजन के रूप में जाना जाता है।इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान उत्पादित ऑक्सीजन को औद्योगिक या चिकित्सा उपयोग के लिए भी लिया जा सकता है, जिससे प्रक्रिया की समग्र दक्षता में सुधार होता है।हालाँकि इलेक्ट्रोलिसिस दशकों से जाना जाता है, लेकिन नवीकरणीय ऊर्जा की गिरती लागत और इलेक्ट्रोलाइज़र तकनीक में सुधार ने हरित हाइड्रोजन को बड़े पैमाने पर स्वच्छ ईंधन के रूप में तेजी से व्यवहार्य बना दिया है।

वे बिना दहन के बिजली कैसे उत्पन्न करते हैं

पेट्रोल, डीजल या कोयले के विपरीत, बिजली पैदा करने के लिए हाइड्रोजन को जलाने की आवश्यकता नहीं होती है।अधिकांश हाइड्रोजन-चालित वाहन और रेलगाड़ियाँ हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं का उपयोग करती हैं, जो विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से हाइड्रोजन की रासायनिक ऊर्जा को सीधे विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करती हैं।ईंधन सेल के अंदर, एनोड को हाइड्रोजन की आपूर्ति की जाती है जबकि आसपास की हवा से ऑक्सीजन कैथोड के माध्यम से प्रवेश करती है। एक उत्प्रेरक हाइड्रोजन को प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों में अलग करता है। इलेक्ट्रॉन एक बाहरी सर्किट के माध्यम से यात्रा करते हैं, मोटर को बिजली देने के लिए बिजली पैदा करते हैं, जबकि प्रोटॉन ऑक्सीजन के साथ मिलकर पानी का उत्पादन करते हैं।इस प्रक्रिया के एकमात्र प्रत्यक्ष उप-उत्पाद पानी और गर्मी हैं, जो ईंधन कोशिकाओं को टेलपाइप उत्सर्जन से लगभग मुक्त बनाते हैं।पारंपरिक बैटरियों की तुलना में, हाइड्रोजन ईंधन कोशिकाओं को अधिक तेजी से ईंधन भरा जा सकता है और आम तौर पर एक लंबी परिचालन सीमा प्रदान की जाती है, जो उन्हें भारी वाहनों, लंबी दूरी की ट्रेनों, बसों और माल परिवहन के लिए विशेष रूप से उपयुक्त बनाती है।

हरित हाइड्रोजन के अनुप्रयोग

हरित हाइड्रोजन से उन क्षेत्रों में बदलाव आने की उम्मीद है जहां प्रत्यक्ष विद्युतीकरण मुश्किल बना हुआ है।परिवहन में, यह ट्रेनों, बसों, ट्रकों, जहाजों और संभावित विमानों को शक्ति प्रदान कर सकता है। उद्योग में, यह इस्पात निर्माण, पेट्रोलियम शोधन, उर्वरक उत्पादन और रासायनिक उद्योगों में कोयले और प्राकृतिक गैस की जगह ले सकता है, जिससे कार्बन उत्सर्जन में काफी कमी आ सकती है।बिजली क्षेत्र लंबी अवधि के ऊर्जा भंडारण के लिए भी हाइड्रोजन का उपयोग कर सकता है, जिससे सौर और पवन जैसे आंतरायिक नवीकरणीय स्रोतों से उत्पन्न बिजली को संतुलित करने में मदद मिलेगी।इसके अलावा, हाइड्रोजन को तेजी से भविष्य की निर्यात वस्तु के रूप में देखा जा रहा है, प्रचुर मात्रा में नवीकरणीय ऊर्जा संसाधनों वाले देशों का लक्ष्य ऊर्जा-आयात करने वाले देशों के लिए प्रमुख आपूर्तिकर्ता बनना है।

भारत का राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन

हाइड्रोजन के रणनीतिक महत्व को पहचानते हुए, केंद्रीय मंत्रिमंडल ने 4 जनवरी, 2023 को 19,744 करोड़ रुपये के प्रारंभिक वित्तीय परिव्यय के साथ राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन को मंजूरी दी।मिशन का लक्ष्य भारत को हरित हाइड्रोजन और उसके डेरिवेटिव के उत्पादन, उपयोग और निर्यात के लिए एक वैश्विक केंद्र बनाना है।इसके प्रमुख उद्देश्यों में शामिल हैं:• उत्पादन: प्रति वर्ष कम से कम 5 मिलियन मीट्रिक टन (एमएमटी) की हरित हाइड्रोजन उत्पादन क्षमता का निर्माण करें।• ऊर्जा: देश में लगभग 125 गीगावाट (जीडब्ल्यू) नवीकरणीय ऊर्जा क्षमता जोड़ें।• निवेश: 8 लाख करोड़ रुपये ($100 बिलियन अमरीकी डालर) से अधिक का कुल निवेश आकर्षित करें।• नौकरियाँ: 6 लाख (600,000) से अधिक स्वच्छ ऊर्जा नौकरियाँ सृजित करें।• उत्सर्जन: वार्षिक ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन को लगभग 50 एमएमटी कम करें।• बचत: जीवाश्म ईंधन आयात में 1 लाख करोड़ रुपये से अधिक की बचत।इस मिशन को नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय (एमएनआरई) द्वारा ग्रीन हाइड्रोजन ट्रांजिशन (एसआईजीएचटी) कार्यक्रम के लिए रणनीतिक हस्तक्षेप, पायलट परियोजनाओं के लिए समर्थन, अनुसंधान और विकास, कौशल विकास और हाइड्रोजन हब के निर्माण जैसी पहलों के माध्यम से कार्यान्वित किया जा रहा है।

भारत के लिए हरित हाइड्रोजन क्यों मायने रखती है?

भारत दुनिया का तीसरा सबसे बड़ा ऊर्जा उपभोक्ता है और अपनी कच्चे तेल और प्राकृतिक गैस आवश्यकताओं का एक महत्वपूर्ण हिस्सा आयात करता है। यह निर्भरता अर्थव्यवस्था को वैश्विक मूल्य में उतार-चढ़ाव और आपूर्ति व्यवधानों के संपर्क में लाती है।ग्रीन हाइड्रोजन पेरिस समझौते के तहत भारत की जलवायु प्रतिबद्धताओं का समर्थन करते हुए ऊर्जा सुरक्षा में सुधार करने का अवसर प्रदान करता है। यह उन क्षेत्रों को डीकार्बोनाइज करने में मदद कर सकता है जो आसानी से बैटरी-इलेक्ट्रिक प्रौद्योगिकियों, विशेष रूप से स्टील, उर्वरक, रिफाइनरियों और भारी परिवहन में स्थानांतरित नहीं हो सकते हैं।इस प्रौद्योगिकी से इलेक्ट्रोलाइजर, ईंधन सेल और नवीकरणीय ऊर्जा बुनियादी ढांचे में नए विनिर्माण अवसर पैदा होने की भी उम्मीद है, जिससे उभरती वैश्विक स्वच्छ ऊर्जा अर्थव्यवस्था में भारत की स्थिति मजबूत होगी।हालाँकि, कई चुनौतियाँ बनी हुई हैं। हरित हाइड्रोजन अभी भी पारंपरिक हाइड्रोजन की तुलना में अधिक महंगा है, इलेक्ट्रोलाइज़र विनिर्माण क्षमता का विस्तार करने की आवश्यकता है, हाइड्रोजन को सुरक्षित रूप से परिवहन और भंडारण करने के लिए विशेष बुनियादी ढांचे की आवश्यकता होती है, और उत्पादन के लिए बड़ी मात्रा में नवीकरणीय बिजली और पानी की आवश्यकता होती है।फिर भी, विशेषज्ञों का मानना है कि तकनीकी प्रगति और पैमाने की अर्थव्यवस्थाओं से आने वाले वर्षों में लागत कम होने की संभावना है।

प्रीलिम्स फैक्ट बॉक्स

तथ्य	विवरण
हरा हाइड्रोजन	नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग करके इलेक्ट्रोलिसिस के माध्यम से उत्पादित
ग्रे हाइड्रोजन	प्राकृतिक गैस से उत्पादित; CO2 उत्सर्जित करता है
नीला हाइड्रोजन	कार्बन कैप्चर के साथ प्राकृतिक गैस से उत्पादित
राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन	4 जनवरी 2023 को मंजूरी दी गई
वित्तीय परिव्यय	19,744 करोड़ रुपये
लक्ष्य उत्पादन	2030 तक सालाना कम से कम 5 एमएमटी
नवीकरणीय ऊर्जा लक्ष्य	लगभग 125 गीगावॉट
नोडल मंत्रालय	नवीन एवं नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय (एमएनआरई)

मुख्य अभ्यास प्रश्न

“हरित हाइड्रोजन से भारत के स्वच्छ ऊर्जा संक्रमण में परिवर्तनकारी भूमिका निभाने की उम्मीद है।” इसकी उत्पादन प्रक्रिया, अनुप्रयोगों, चुनौतियों और भारत के जलवायु और ऊर्जा सुरक्षा लक्ष्यों को प्राप्त करने में राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन के महत्व पर चर्चा करें।याद रखने योग्य पाँच प्रमुख शब्द• हरित हाइड्रोजन: नवीकरणीय बिजली का उपयोग करके पानी को विभाजित करके हाइड्रोजन का उत्पादन किया जाता है।• इलेक्ट्रोलिसिस: पानी को हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में अलग करने के लिए बिजली का उपयोग करने की प्रक्रिया।• हाइड्रोजन ईंधन सेल: एक उपकरण जो बिना दहन के विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के माध्यम से हाइड्रोजन को बिजली में परिवर्तित करता है।• राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन: सरकार की पहल का उद्देश्य भारत को हरित हाइड्रोजन उत्पादन और निर्यात का वैश्विक केंद्र बनाना है।• ऊर्जा वाहक: एक पदार्थ, जैसे हाइड्रोजन, जो किसी अन्य स्रोत से उत्पन्न ऊर्जा का भंडारण और परिवहन करता है।

उत्तर के साथ एमसीक्यू

1. हरित हाइड्रोजन का उत्पादन निम्न का उपयोग करके किया जाता है:(ए) कोयला गैसीकरण(बी) नवीकरणीय ऊर्जा द्वारा संचालित इलेक्ट्रोलिसिस(सी) पेट्रोलियम शोधन(डी) परमाणु विखंडनउत्तर: (बी)2. कौन सा मंत्रालय राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन के लिए नोडल एजेंसी है?(ए) पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस मंत्रालय(बी) विद्युत मंत्रालय(सी) नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय(डी) भारी उद्योग मंत्रालयउत्तर: (सी)3. हाइड्रोजन ईंधन सेल में बिजली उत्पादन का प्राथमिक उप-उत्पाद है:(ए) कार्बन डाइऑक्साइड(बी) सल्फर डाइऑक्साइड(सी) पानी(डी) मीथेनउत्तर: (सी)4. किस प्रकार के हाइड्रोजन में उत्पादन के दौरान कार्बन कैप्चर शामिल होता है?(ए) हरित हाइड्रोजन(बी) नीला हाइड्रोजन(सी) सफेद हाइड्रोजन(डी) पीला हाइड्रोजनउत्तर: (बी)5. राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन का लक्ष्य 2030 तक सालाना कम से कम कितना हरित हाइड्रोजन का उत्पादन करना है?(ए) 2 एमएमटी(बी) 3 एमएमटी(सी) 5 एमएमटी(डी) 10 एमएमटीउत्तर: (सी)

पूछे जाने वाले प्रश्न

Q1. हाइड्रोजन को ऊर्जा स्रोत के बजाय ऊर्जा वाहक क्यों कहा जाता है?हाइड्रोजन बड़ी मात्रा में स्वतंत्र रूप से उपलब्ध नहीं होता है और इसे पहले ऊर्जा के किसी अन्य स्रोत का उपयोग करके उत्पादित किया जाना चाहिए। यह ऊर्जा को प्राकृतिक रूप से उत्पन्न करने के बजाय संग्रहीत और वितरित करता है।Q2. क्या हरित हाइड्रोजन पूर्णतः प्रदूषण मुक्त है?जब नवीकरणीय बिजली का उपयोग किया जाता है तो हरित हाइड्रोजन उत्पादन स्वयं वस्तुतः कार्बन-मुक्त होता है। हालाँकि, इसका समग्र पर्यावरणीय प्रभाव जल उपयोग, परिवहन और बुनियादी ढांचे जैसे कारकों पर भी निर्भर करता है।Q3. बैटरियां हर क्षेत्र में हाइड्रोजन की जगह क्यों नहीं ले सकतीं?यात्री वाहनों और कम दूरी के परिवहन के लिए बैटरियां अच्छी तरह से काम करती हैं, लेकिन भारी उद्योगों, शिपिंग, विमानन और लंबी दूरी की माल ढुलाई के लिए अक्सर उच्च ऊर्जा घनत्व और तेजी से ईंधन भरने वाले ईंधन की आवश्यकता होती है, जिससे हाइड्रोजन एक आशाजनक विकल्प बन जाता है।Q4. हरित हाइड्रोजन अपनाने में सबसे बड़ी चुनौती क्या है?उत्पादन की उच्च लागत और समर्पित भंडारण, परिवहन और ईंधन भरने के बुनियादी ढांचे की आवश्यकता सबसे बड़ी बाधा बनी हुई है।Q5. यूपीएससी के लिए ग्रीन हाइड्रोजन क्यों महत्वपूर्ण है?यह विषय जीएस पेपर III (विज्ञान और प्रौद्योगिकी, पर्यावरण, ऊर्जा सुरक्षा और अर्थव्यवस्था) के लिए प्रासंगिक है और भारत के राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन और वैश्विक स्वच्छ ऊर्जा पहल के कारण अक्सर वर्तमान मामलों में शामिल होता है।

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