विज्ञान और प्रौद्योगिकी क्विज: इलेक्ट्रिक वाहन और बैटरी प्रौद्योगिकी

सही उत्तर है ख, बैटरी इलेक्ट्रिक वीइकल। बीईवी में इंजन बिल्कुल नहीं होता; यह पूरी तरह उस ट्रैक्शन बैटरी पर चलता है जो बाहरी बिजली आपूर्ति से चार्ज होती है, और इसमें निकास उत्सर्जन शून्य होता है। इसी परिवार के अन्य तीन लघु रूप हैं एचईवी अर्थात हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन, जिसमें इंजन और छोटी बैटरी होती है पर प्लग नहीं, पीएचईवी अर्थात प्लग-इन हाइब्रिड, और एफसीईवी अर्थात हाइड्रोजन पर चलने वाला ईंधन सेल इलेक्ट्रिक वाहन।

विकल्प क गढ़ा हुआ विस्तार है, और विकल्प घ भी; बाई-फ्यूल वाहन वह है जो पेट्रोल तथा संपीडित प्राकृतिक गैस जैसे दो ईंधनों पर चल सके, जो पूरी तरह भिन्न विचार है और इलेक्ट्रिक वाहन नहीं। विकल्प ग गलत है, यद्यपि भारत शब्द भारत एसी-001 तथा भारत डीसी-001 जैसे भारतीय चार्जिंग मानकों में आता है। चारों श्रेणियाँ समूह के रूप में याद करें, क्योंकि प्रश्न प्रायः किसी एक का वर्णन देकर नाम पूछते हैं।

सही उत्तर है क, जॉन गुडइनफ, स्टैनली व्हिटिंगम और अकीरा योशिनो। व्हिटिंगम ने 1970 के दशक में पहला कार्यशील लिथियम सेल बनाया, गुडइनफ ने पाया कि लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड कैथोड कहीं अधिक वोल्टता दे सकता है, और योशिनो ने खतरनाक धात्विक लिथियम ऋणोद के स्थान पर कार्बन पदार्थ रखा, जिससे वह सुरक्षित पुनःआवेश्य सेल बना जो 1991 में बाज़ार में आया। तब सत्तानवे वर्ष के गुडइनफ नोबेल पुरस्कार पाने वाले सबसे वृद्ध व्यक्ति बने।

विकल्प ख चालक बहुलकों के लिए 2000 के रसायन पुरस्कार के विजेताओं के नाम हैं। विकल्प ग 2013 के रसायन विजेताओं के नाम हैं, जिन्हें रासायनिक प्रक्रियाओं के संगणक मॉडल के लिए सम्मानित किया गया। विकल्प घ 2020 के रसायन विजेताओं के नाम हैं, जिन्हें जीनोम संपादन की क्रिस्पर विधि के लिए पुरस्कार मिला। याद रखने योग्य जोड़ी है वर्ष 2019, विषय रसायन और ये तीन नाम, क्योंकि प्रश्न लगभग सदा इसी रूप में आता है।

सही उत्तर है क, ग्रेफाइट। ग्रेफाइट की परतदार रचना अपनी चादरों के बीच लिथियम आयन ले सकती है, जिसे अंतर्वेशन कहते हैं, और उन्हें टूटे बिना फिर छोड़ सकती है, और यही सेल को सैकड़ों चक्रों तक पुनःआवेश्य बनाता है। इस इलेक्ट्रोड के लिए धात्विक लिथियम के स्थान पर कार्बन रखना अकीरा योशिनो का योगदान था और इसी कारण सेल उपभोक्ता उपयोग के लिए पर्याप्त सुरक्षित है।

विकल्प ख, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड, कैथोड पदार्थ है, ऋणोद नहीं; उसका स्थान धन पक्ष पर है, लिथियम आयरन फॉस्फेट तथा निकल मैंगनीज़ कोबाल्ट ऑक्साइडों के साथ। विकल्प ग, जस्ता, शुष्क सेल और क्षारीय सेलों का ऋणोद है। विकल्प घ, लेड डाइऑक्साइड, इंजन चालू करने वाली लेड-एसिड बैटरी की धन पट्टिका है, जिसकी ऋण पट्टिका स्पंजी सीसा होती है। जोड़ी ध्यान में रखें: ग्रेफाइट ऋणोद और लिथियम धातु ऑक्साइड कैथोड, तथा कार्बनिक विलायक में लिथियम लवण विद्युत अपघट्य।

सही उत्तर है ख, लिथियम आयरन फॉस्फेट। एलएफपी सेल सुरक्षा, दीर्घ चक्र आयु और कोबाल्ट के अभाव के कारण मूल्यवान माने जाते हैं, जिससे वे सस्ते होते हैं और आपूर्ति बाधा के प्रति कम संवेदनशील; उनकी दुर्बलता कम ऊर्जा घनत्व है, अतः उतनी ही दूरी वाला पैक भारी पड़ता है। ये बसों, दो तथा तीन पहिया वाहनों और सामान्य दूरी वाली कारों में व्यापक रूप से प्रयुक्त होते हैं।

विकल्प क सुनने में सही लगता गढ़ा हुआ नाम है। विकल्प ग का बैटरी से कोई संबंध नहीं और वह रॉकेट विज्ञान का है। विकल्प घ भी गढ़ा हुआ है। एलएफपी से तुलना करने योग्य रसायन सामग्री एनएमसी अर्थात निकल मैंगनीज़ कोबाल्ट ऑक्साइड है, जो उसी भार में अधिक ऊर्जा भरती है और इसलिए अधिक दूरी देती है, पर अधिक महँगी धातुएँ, अधिक ऊष्मा और कुछ ही देशों से आते कोबाल्ट पर अधिक निर्भरता की कीमत पर। परीक्षक इन दोनों की सीधी तुलना का प्रश्न पसंद करते हैं।

सही उत्तर है ख, मोटर को जनित्र की तरह चलाकर ऊर्जा बैटरी को लौटाती है। जब चालक त्वरक छोड़ता या ब्रेक लगाता है, तो विद्युत मोटर को उलटा काम करने दिया जाता है: घूमते पहिए उसे चलाते हैं, वह बिजली बनाती है, और वह धारा पैक में वापस भेजी जाती है। इस प्रकार वाहन की गतिज ऊर्जा का कुछ भाग ब्रेक पट्टियों में ऊष्मा बनकर नष्ट होने के बजाय वापस मिल जाता है, जिससे घर्षण ब्रेक भी धीमे घिसते हैं।

विकल्प क साधारण घर्षण ब्रेक प्रणाली का वर्णन है, जो तीव्र रोक के लिए इलेक्ट्रिक वाहन में भी रहती है। विकल्प ग किसी इलेक्ट्रिक वाहन की विशेषता नहीं है; संपीडित वायु ब्रेकिंग भारी ट्रकों तथा रेल डिब्बों की है और बिल्कुल भिन्न सिद्धांत पर चलती है। विकल्प घ गलत है क्योंकि त्वरण के समय बैटरी ऊर्जा दे रही होती है, ले नहीं रही; ऊर्जा केवल तब लौट सकती है जब वाहन धीमा हो या ढलान पर चले। लाभ नगर की बार-बार रुकती-चलती यातायात में सर्वाधिक होता है।

सही उत्तर है ख, भारी उद्योग मंत्रालय। हाइब्रिड तथा इलेक्ट्रिक वाहनों के तेज़ अंगीकरण और निर्माण की योजना मांग तथा निर्माण को सहारा देने वाली योजना है, जो पात्र वाहनों का क्रय मूल्य घटाने वाले प्रोत्साहन देती है और चार्जिंग ढाँचे का वित्तपोषण करती है, और यह उसी मंत्रालय के पास है जो वाहन तथा पूँजीगत वस्तु उद्योग के लिए उत्तरदायी है।

विकल्प क, सड़क परिवहन और राजमार्ग मंत्रालय, मोटर वाहन नियम, पंजीकरण तथा सुरक्षा मानक बनाता है और उसने बैटरी वाहनों को पंजीकरण शुल्क से छूट दी है, पर वह फेम नहीं चलाता। विकल्प ग, नवीन और नवीकरणीय ऊर्जा मंत्रालय, सौर, पवन तथा हरित हाइड्रोजन मिशन देखता है। विकल्प घ, विद्युत मंत्रालय, ग्रिड से संबंधित है और उसने चार्जिंग ढाँचे पर दिशानिर्देश जारी किए। जुड़ा तथ्य यह है कि उन्नत रसायन सेल बैटरी भंडारण की उत्पादन आधारित प्रोत्साहन योजना भी भारी उद्योग मंत्रालय के पास है।

सही उत्तर है ग, 1 अप्रैल 2019। दूसरे चरण ने ज़ोर निजी कारों से हटाकर सार्वजनिक तथा साझा परिवहन पर किया और अपने प्रोत्साहन इलेक्ट्रिक बसों, दो पहिया, तीन पहिया तथा व्यावसायिक चार पहिया वाहनों पर केंद्रित किए, उन्हें बैटरी के प्रकार तथा भारत में बने कलपुर्ज़ों के अंश की शर्तों से जोड़ा, और चार्जिंग स्टेशनों का वित्तपोषण भी किया।

विकल्प क, 1 अप्रैल 2015, पहले चरण का आरंभ है, अतः वही निकटतम गलत उत्तर है और उसे अलग रखना आवश्यक है। विकल्प ख, 1 अप्रैल 2017, भटकाने वाली तारीख है। विकल्प घ, 1 अप्रैल 2021, फेम के बजाय उत्पादन आधारित प्रोत्साहन योजनाओं से जुड़ा है। क्रम बिठा लें: 2013 में घोषित राष्ट्रीय विद्युत गतिशीलता मिशन योजना 2020, 2015 से फेम का पहला चरण, 2019 से दूसरा, और उसके बाद वही काम आगे बढ़ाने वाली उत्तरवर्ती योजना।

सही उत्तर है ख, जम्मू और कश्मीर का रियासी। भारतीय भूवैज्ञानिक सर्वेक्षण ने उस ज़िले के सलाल और हैमाना क्षेत्र में अनुमानित लिथियम संसाधन की सूचना दी, जो देश में इस खनिज की पहली वास्तविक महत्व वाली खोज थी और महत्वपूर्ण इसलिए कि भारत अपना लगभग सारा लिथियम तथा सेल आयात करता रहा है। अनुमानित संसाधन होने के कारण खनन की योजना बनाने से पहले आगे अन्वेषण आवश्यक है।

विकल्प क, कोरबा, कोयले तथा तापीय विद्युत के लिए जाना जाता है, लिथियम के लिए नहीं। विकल्प ग, नलगोंडा, नलगोंडा तथा नागार्जुन सागर क्षेत्र में यूरेनियम अन्वेषण से जुड़ा है। विकल्प घ, हासन, कर्नाटक में लिथियम की छोटी उपस्थिति की पुरानी सूचनाओं से जुड़ा है, इसलिए वह आकर्षक भटकाव है, पर फरवरी 2023 की घोषणा जम्मू और कश्मीर की थी। साथी तथ्य याद रखें: 2019 में तीन सार्वजनिक उपक्रमों द्वारा बनी खनिज बिदेश इंडिया लिमिटेड इसी प्रयोजन से विदेश में खनिज परिसंपत्तियाँ अर्जित करती है।

सही उत्तर है ख, बैटरी मैनेजमेंट सिस्टम। बीएमएस पैक का इलेक्ट्रॉनिक मस्तिष्क है। यह अलग-अलग सेलों या सेल समूहों की वोल्टता, धारा और तापमान मापता है, उनका आवेश संतुलित करता है जिससे कोई सेल अधिक न खिंचे, डैशबोर्ड पर दिखने वाली आवेश स्थिति तथा स्वास्थ्य स्थिति का आकलन करता है, और अति आवेशन, गहरे निरावेशन, लघुपथ या खतरनाक तापन का पता चलने पर पैक को जोड़ से काट देता है।

विकल्प क गढ़ा हुआ है, यद्यपि इलेक्ट्रिक वाहनों में पुनर्योजी ब्रेकिंग के लिए ब्रेक सेंसर होते हैं। विकल्प ग गढ़ा हुआ है; भारत की चार्जिंग विशिष्टियों में भारत नाम आता है पर ऐसा कोई मानक लघु रूप नहीं। विकल्प घ भी गढ़ा हुआ है। परीक्षा में बीएमएस का महत्व उससे जुड़ी संकल्पना के कारण है: थर्मल रनअवे, अर्थात सेल के भीतर स्वयं को बढ़ाता तापमान, जो आग तक ले जा सकता है और जिसे रोकने के लिए ही यह प्रणाली है; स्कूटरों में आग की सूचनाओं के बाद बैटरी सुरक्षा मानक इसी कारण कड़े किए गए।

सही उत्तर है ग, 2022। बैटरी अपशिष्ट प्रबंधन नियम, 2022 पर्यावरण (संरक्षण) अधिनियम के अंतर्गत अधिसूचित हुए और उन्होंने 2001 के बैटरी (प्रबंधन तथा हस्तन) नियमों का स्थान लिया। ये सभी प्रकार की बैटरियों को, अर्थात इलेक्ट्रिक वाहन, सुवाह्य, वाहन तथा औद्योगिक, समेटते हैं, उत्पादकों से अपेक्षा करते हैं कि वे बाज़ार में डाली गई मात्रा का निर्धारित अंश एकत्र कराकर पुनर्चक्रित कराएँ, ऑनलाइन पंजीकरण तथा रिपोर्टिंग व्यवस्था बनाते हैं, और भूमि भराव अथवा भस्मीकरण से निपटान वर्जित करते हैं।

विकल्प क, 2001, उन पुराने नियमों का वर्ष है जिनका स्थान इन्होंने लिया और जो मुख्यतः लेड-एसिड बैटरियों से संबंधित थे, अतः वह केवल ऐतिहासिक रूप से सही है। विकल्प ख, 2016, प्लास्टिक अपशिष्ट प्रबंधन नियम, ठोस अपशिष्ट प्रबंधन नियम तथा जैव-चिकित्सा अपशिष्ट नियमों का वर्ष है, इसीलिए वह आकर्षक भटकाव है। विकल्प घ, 2024, इन नियमों का वर्ष नहीं है। विस्तारित उत्पादक दायित्व, अर्थात यह सिद्धांत कि उत्पादक अपने उत्पाद का जीवन समाप्त होने पर भी उसका स्वामी है, इन सभी अपशिष्ट नियमों में समान है और नाम से पूछा जाता है।

सही उत्तर है ख, ईंधन सेल में ऑक्सीजन के साथ मिलाई गई हाइड्रोजन से। ईंधन सेल विद्युत रासायनिक युक्ति है, इंजन नहीं: ऋणोद पर दी गई हाइड्रोजन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन में बँट जाती है, प्रोटॉन एक झिल्ली पार करते हैं, इलेक्ट्रॉन बाह्य परिपथ से चलकर कार्य करते हैं, और कैथोड पर वे वायु की ऑक्सीजन से मिलकर जल बनाते हैं। निकास से केवल जलवाष्प निकलती है, और ईंधन भरने में घंटों के बजाय मिनट लगते हैं।

विकल्प क छोटे इंजन वाली रेंज-विस्तारक व्यवस्था का वर्णन है, जो हाइब्रिड है, ईंधन सेल वाहन नहीं। विकल्प ग सौर पैनलों का वर्णन है, जो सहायक उपकरणों को थोड़ा चार्ज कर सकते हैं पर कार की चालन आवश्यकता पूरी नहीं कर सकते। विकल्प घ गैस पर चलते आंतरिक दहन इंजन का वर्णन है, जो ईंधन जलाता है और इसलिए ईंधन सेल नहीं है। भारत में इस मार्ग को जनवरी 2023 में स्वीकृत राष्ट्रीय हरित हाइड्रोजन मिशन सहारा देता है; स्थायी चुनौतियाँ हरित हाइड्रोजन की लागत तथा ईंधन भरने के केंद्रों का अभाव हैं।

सही उत्तर है ख, स्थायी चुंबक समकालिक मोटर। चूँकि घूर्णक पर ऊर्जित करने योग्य कुंडलियों के स्थान पर स्थायी चुंबक लगे होते हैं, यह मोटर छोटी, हल्की और गति के विस्तृत परिसर पर अत्यधिक दक्ष रहती है, और विराम से ही वह प्रबल बलाघूर्ण देती है जो इलेक्ट्रिक कारों को शुरू से तेज़ बनाता है। इसकी कमी यह है कि वे चुंबक नियोडिमियम जैसे दुर्लभ मृदा तत्व मांगते हैं, जिनकी आपूर्ति कुछ ही देशों में केंद्रित है।

विकल्प क, श्रेणी कुंडलित दिष्ट धारा मोटर, आरंभिक इलेक्ट्रिक वाहनों में प्रयुक्त होती थी और कुछ रेल तथा औद्योगिक कार्यों में आज भी चलती है, पर उसमें ब्रुश और दिक्परिवर्तक घिसते हैं। विकल्प ग, छायित ध्रुव मोटर, पंखों और पंपों की बहुत छोटी तथा अदक्ष मोटर है। विकल्प घ, यूनिवर्सल मोटर, प्रत्यावर्ती या दिष्ट किसी भी धारा पर चलती है और बिजली के औज़ारों तथा मिक्सरों में काम आती है, चालन में नहीं। कुछ निर्माता दुर्लभ मृदा चुंबकों से बचने के लिए जानबूझकर प्रत्यावर्ती धारा प्रेरण मोटर चुनते हैं।