हाइड्रोजन को अक्सर स्वच्छ ईंधन कहा जाता है, क्योंकि उसे जलाने या ईंधन सेल में इस्तेमाल करने से सिर्फ़ पानी बनता है। समस्या उसे साफ़ और सस्ते ढंग से बनाने की है। 4 अक्टूबर 2026 को ओरेगन स्टेट यूनिवर्सिटी के रसायनज्ञों ने एक नया प्रकाश-सक्रिय पदार्थ बताया जो बिना अतिरिक्त कीमती-धातु उत्प्रेरक के पानी से हाइड्रोजन बनाता है[1]। यह उस परिवार का हिस्सा है जिसके बारे में आपने शायद यहाँ पहले पढ़ा हो: धातु-कार्बनिक ढाँचे, जो 2025 के रसायन नोबेल पुरस्कार का विषय थे।
ग्रे, ब्लू और हरित हाइड्रोजन
GCSE मूल
| प्रकार | कैसे बनती है | CO₂? |
|---|---|---|
| ग्रे | मीथेन का भाप-सुधार: CH₄ + H₂O → CO + 3H₂ | हाँ, निकलती है |
| ब्लू | ग्रे जैसी, पर CO₂ पकड़कर संग्रहित | ज़्यादातर पकड़ी जाती है |
| हरित | नवीकरणीय बिजली या सूर्य-प्रकाश से पानी तोड़ना | उत्पादन में कोई नहीं |
हरित हाइड्रोजन की क़ीमत अभी लगभग 5 डॉलर प्रति किलोग्राम है, जबकि मीथेन से बनी हाइड्रोजन लगभग 1.50 डॉलर की है[1]। ज़्यादातर हरित हाइड्रोजन विद्युत-अपघटन से बनती है, जिसमें बिजली लगती है और जो उतनी ही स्वच्छ है जितनी वह बिजली[1]। फ़ोटोउत्प्रेरक के साथ सूर्य-प्रकाश का सीधा उपयोग बीच का चरण हटा देता है।
फ़ोटोउत्प्रेरक पानी को कैसे तोड़ता है
A-Level विस्तार
कुल मिलाकर पानी का टूटना 2H₂O → 2H₂ + O₂ है। यह अत्यधिक ऊष्माशोषी है, इसलिए ऊर्जा देनी पड़ती है। फ़ोटोउत्प्रेरक में प्रकाश का एक फ़ोटॉन इलेक्ट्रॉन को निचले ऊर्जा स्तर से ऊँचे स्तर पर उठाता है। यह उत्तेजित इलेक्ट्रॉन अच्छा अपचायक है: यह हाइड्रोजन आयनों को हाइड्रोजन गैस में अपचयित कर सकता है, 2H⁺ + 2e⁻ → H₂। इलेक्ट्रॉन के जाने से बनी ख़ाली जगह, जिसे "होल" कहते हैं, ऑक्सीकरण अभिक्रिया से भरनी होती है, जो पानी या किसी दूसरे मिलाए गए पदार्थ से इलेक्ट्रॉन लेती है।
रोशनी इलेक्ट्रॉन को ऊर्जा अंतराल के पार उठाती है। उत्तेजित इलेक्ट्रॉन H⁺ को H₂ में अपचयित करता है; पीछे छूटा होल ऑक्सीकरण से भरता है। सरलीकृत मॉडल; BVR-19 में रोशनी सल्फ़र-युक्त कार्बनिक निर्माण-खंड पकड़ते हैं।
त्वरित जाँच
अर्ध-समीकरण 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ में हाइड्रोजन आयनों के साथ क्या हो रहा है?
BVR-19 को क्या अलग बनाता है
धातु-कार्बनिक ढाँचा एक क्रिस्टल है जो धातु-युक्त गाँठों को कार्बनिक जोड़ने वाले अणुओं से जोड़कर बनता है, जैसे छिद्रों से भरा आणविक मचान। ज़्यादातर MOF फ़ोटोउत्प्रेरकों में मुख्य काम धातु वाले हिस्से करते हैं, और हाइड्रोजन असल में छोड़ने के लिए एक अतिरिक्त कीमती-धातु सह-उत्प्रेरक (अक्सर प्लैटिनम) चाहिए होता है। BVR-19 में टीम ने इसका उल्टा पाया:
"अहम काम कार्बनिक घटक करता है… हमारा पदार्थ अपने सल्फ़र-युक्त कार्बनिक निर्माण-खंडों से प्रकाश ऊर्जा पकड़ता है और इलेक्ट्रॉनों को वहाँ ले जाता है जहाँ हाइड्रोजन बनाने के लिए उनकी ज़रूरत है।" किरियाकोस स्टिलियानू[1]
- ढाँचे के कार्बनिक निर्माण-खंडों में एक असामान्य सल्फ़र–सल्फ़र बंध है[1]।
- इसे किसी अतिरिक्त महँगे धातु उत्प्रेरक की ज़रूरत नहीं[1]।
- यह कमरे के तापमान पर पानी में अपने आप बनता है, जिससे इसे बनाने में कम ऊर्जा लगती है[1]।
अध्ययन Journal of the American Chemical Society में प्रकाशित हुआ[1]। प्रेस विज्ञप्ति में दक्षता के आँकड़े नहीं थे, इसलिए सार्वजनिक जानकारी से अभी साफ़ नहीं है कि BVR-19 सबसे अच्छे मौजूदा फ़ोटोउत्प्रेरकों से कैसे तुलना करता है।
वह अंतर जिसे छात्र अक्सर भ्रमित कर देते हैं
"धातु उत्प्रेरक की ज़रूरत नहीं" का मतलब "धातु-मुक्त" नहीं है।
यह क्यों मायने रखता है
सूर्य-प्रकाश और सस्ते, आसानी से बनने वाले पदार्थों से बनी हाइड्रोजन उन उद्योगों को कार्बन-मुक्त करने में मदद कर सकती है जिनका विद्युतीकरण कठिन है, जैसे उर्वरक उत्पादन, इस्पात निर्माण और लंबी दूरी का परिवहन। ओरेगन टीम इस काम को "हरित हाइड्रोजन की लागत घटाने वाले बेहतर पदार्थ डिज़ाइन करने का ख़ाका" बताती है[1]। खुले सवाल हैं दक्षता, पदार्थ कितने समय तक काम करता रहता है, और क्या इसे बड़े पैमाने पर बनाया जा सकता है।
परीक्षा-शैली का प्रश्न
हाइड्रोजन मीथेन से या पानी से बनाई जा सकती है। मीथेन के भाप-सुधार की तुलना में, पानी से हाइड्रोजन बनाने के लिए प्रकाश-चालित फ़ोटोउत्प्रेरक के उपयोग का मूल्यांकन कीजिए। [4 अंक]
आदर्श उत्तर और अंक विभाजन दिखाएँ
- भाप-सुधार जीवाश्म ईंधन (मीथेन) का उपयोग करता है और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ता है, जो जलवायु परिवर्तन बढ़ाती है (1 अंक)
- फ़ोटोउत्प्रेरक पानी और सूर्य-प्रकाश (नवीकरणीय ऊर्जा स्रोत) का उपयोग करता है, इसलिए उत्पादन में CO₂ नहीं निकलती (1 अंक)
- लेकिन हरित हाइड्रोजन अभी महँगी है (लगभग 5 डॉलर/किग्रा बनाम 1.50 डॉलर/किग्रा) और फ़ोटोउत्प्रेरकों की दक्षता कम या जीवनकाल सीमित हो सकता है (1 अंक)
- निष्कर्ष: फ़ोटोउत्प्रेरक मार्ग ज़्यादा टिकाऊ है, पर भाप-सुधार की जगह लेने से पहले लागत, दक्षता और बड़े पैमाने पर उत्पादन में सुधार ज़रूरी है (1 अंक)
परीक्षक किस पर ध्यान देता है: दोनों विधियों पर संतुलित बिंदु (कच्चा माल, ऊर्जा स्रोत, CO₂, लागत) और तर्कसंगत निष्कर्ष।
सामान्य गलती: यह कहना कि हाइड्रोजन "कोई प्रदूषण नहीं करती", बिना यह सोचे कि हाइड्रोजन ख़ुद कैसे बनी।
रेडॉक्स, विद्युत-अपघटन और उत्प्रेरक हर साल परीक्षा में आते हैं, और हरित हाइड्रोजन एक पसंदीदा संदर्भ है। हमारी GCSE रसायन ट्यूशन इन्हें अर्ध-समीकरणों से शुरू करके समझाती है। संबंधित लेख: कृत्रिम पत्तियाँ वही प्रकाश-चालित विचार जीव विज्ञान से लेती हैं।
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स्रोत और आगे पढ़ने के लिए
- ScienceDaily: Scientists just found a new way to make hydrogen from water (4 Oct 2026) — Oregon State, BVR-19, JACS, उद्धरण, लागत के आँकड़े
- Wikipedia: Photocatalytic water splitting — पृष्ठभूमि
- Wikipedia: Metal–organic framework — पृष्ठभूमि
अंतिम समीक्षा: 5 अक्टूबर 2026। आँकड़े सामान्यतः प्रकाशित विशिष्ट मान हैं, और नियम बदल सकते हैं। परीक्षा की भाषा प्रत्येक स्पेसिफिकेशन के अनुसार अलग हो सकती है, इसलिए अपना स्पेसिफिकेशन ज़रूर देखें।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
क्या खोजा गया?
ओरेगन स्टेट यूनिवर्सिटी के रसायनज्ञों ने, किरियाकोस स्टिलियानू के नेतृत्व में, BVR-19 नाम का प्रकाश-सक्रिय पदार्थ बताया, जो किसी महँगे अतिरिक्त धातु उत्प्रेरक के बिना पानी से हाइड्रोजन बनाता है। यह एक धातु-कार्बनिक ढाँचा (MOF) है जिसके सल्फ़र-युक्त कार्बनिक निर्माण-खंड रोशनी पकड़ते हैं और इलेक्ट्रॉनों को वहाँ पहुँचाते हैं जहाँ हाइड्रोजन बनती है। यह शोध Journal of the American Chemical Society में प्रकाशित हुआ।
हरित हाइड्रोजन क्या है?
नवीकरणीय ऊर्जा से पानी से बनाई गई हाइड्रोजन, जिसके उत्पादन में कार्बन डाइऑक्साइड नहीं निकलती। आज ज़्यादातर हाइड्रोजन "ग्रे" है, जो मीथेन से भाप-सुधार द्वारा बनती है और CO₂ छोड़ती है। हरित हाइड्रोजन की क़ीमत लगभग 5 डॉलर प्रति किलोग्राम है, जबकि मीथेन से बनी हाइड्रोजन लगभग 1.50 डॉलर की, इसलिए सस्ते तरीक़े मायने रखते हैं।
फ़ोटोउत्प्रेरक क्या है?
ऐसा पदार्थ जो रोशनी सोखता है और उस ऊर्जा से किसी रासायनिक अभिक्रिया को तेज़ करता है, ख़ुद ख़र्च हुए बिना। पानी तोड़ने में रोशनी एक इलेक्ट्रॉन को ऊँचे ऊर्जा स्तर पर उठाती है; वह इलेक्ट्रॉन हाइड्रोजन आयनों को हाइड्रोजन गैस में अपचयित करता है, और पीछे छूटा "होल" ऑक्सीकरण अभिक्रिया से भरता है।
धातु सह-उत्प्रेरक से बचना क्यों अहम है?
रोशनी से चलने वाले कई हाइड्रोजन तंत्रों को अच्छी तरह काम करने के लिए थोड़े प्लैटिनम या दूसरी कीमती धातुओं की ज़रूरत होती है। ये दुर्लभ और महँगी हैं। जिस पदार्थ के कार्बनिक हिस्से यह काम करें, वह प्रक्रिया को सस्ता और टिकाऊ बना सकता है; साथ ही BVR-19 कमरे के तापमान पर पानी में अपने आप बनता है।
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लेखक के बारे में
Sudershan Soni
मोस्तक सर्विसेज़ में संस्थापक व मुख्य शिक्षक — MSc-योग्य गणित, विज्ञान, कंप्यूटर साइंस और STEM शिक्षक, 20+ वर्षों के पेशेवर अनुभव के साथ, 11+ और GCSE से A-Level और उससे आगे तक के छात्रों को दुनिया भर में ऑनलाइन पढ़ाते हैं।
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