PRODUKSI
GAS HIDROGEN MENGGUNAKAN LIMBAH ALUMUNIUM SERTA PEMBUATAN TAWAS UNTUK PENJERNIHAN AIR SUNGAI
Kelompok
7
Anestasya
Amalia S ( 1112096000053)
Desi
Iftalia (1112096000048)
M.Ainul
Yaqin (1112096000045)
Taufik
Siahaan (1112096000052)
Prodi Kimia Fakultas Sains Dan Teknologi
Universitas
Islam Negeri Syarif Hidayatullah Jakarta
Abstrak
Saat dunia dihadapkan pada krisis energi akibat terbatasnya fossil fuels,banyak solusi yang
muncul untuk menggantikan ketergantungan kita terhadap bahan bakar minyak.Salah
satu energi alternatif yang potensial untuk dikembangkan adalah pemanfaatan
hidrogen.Umumnya hidrogen terdapat dialam dalam bentuk persenyawaan karena lebih
stabil.Lalu,untuk menghasilkan gas hidrogen dapat memanfaatkan alumunium foil
atau kaleng bekas minuman yang direaksikan dengan NaOH,hasilnya hidrogen dapat
dimanfaatkan sebagai fuel cell yang terbukti dapat menggerakan kipas
angin dan menyalakan lampu.Kemudian limbah cair hasil reaksi pembentukan
gas hidrogen yakni Al(OH)3 diproses untuk dijadikan tawas yang dapat
dimanfaatkan untuk penjernihan air.
PENDAHULUAN
Fuel cell atau sel bahan bakar adalah sebuah alat elektro
kimia yang mirip dengan baterai.Perbedaannya dengan baterai terletak pada jenis
reaktan dan elektrodanya.Padafuel cell, digunakan reaktan berupa
hidrogen (sisianoda) danoksigen (sisikatoda).
Hidrogen adalah unsur paling
melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsure alamsemesta.
Kebanyakan bintang dibentuk oleh hydrogen dalam keadaan plasma.Senyawa hydrogen
relative langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya
dihasilkan secara industry dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana.
Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun
proses ini secara komersial lebih mahal dari pada produksi hydrogen dari gas
alam.
Sel bahan bakar sering kali
dianggap sangat menarik dalam aplikasi modern karena efisiensinya tinggi dan
bebas-emisi, berlawanan dengan bahan bakar umum seperti metana atau gas alam
yang menghasilkan karbon dioksida.Satu-satunya produk dari fuel cell
yang beroperasi menggunakan hydrogen murni adalah uap air. Dari penguraian
diatas, maka dilakukan percobaan tentang membentuk gas hydrogen dari alumunium
serta pengolahan dari limbah pembuatan gas hydrogen.
DASAR TEORI
Aluminium
adalah logam berwarna putih keperakan yang lunak. Aluminum, Al, merupakan anggota
golongan 13, berada sebagai alumino silikat di kerak bumi dan lebih melimpah dari
pada besi. Mineral aluminum yang paling penting dalam metalurgi adalah bauksit,
AlOx(OH)3-2x (0 < x <1). Sifat aluminum
dikenal dengan baik dan aluminum banyak digunakan dalam keseharian, misalnya untuk
koin, panci, kusen pintu, dsb.Logam aluminum digunakan dengan kemurnian lebihdari
99%, dan logam atau paduannya (misalnya duralium) banyak digunakan .Aluminium murni
100% tidak memiliki kandungan unsure apapun selain aluminium itu sendiri, namun
aluminium murni yang dijual di pasaran tidak pernah mengandung 100% aluminium,
melainkan selalu ada pengotor yang terkandung di dalamnya. Pengotor yang
mungkin berada di dalam aluminium murni biasanya adalah gelembung gas di dalam
yang masuk akibat proses peleburan dan pendinginan/pengecoran yang tidak sempurna,
material cetakan akibat kualitas cetakan yang tidak baik, atau pengotor lainnya
akibat kualitas bahan baku yang tidak baik (misalnya pada proses daur ulang aluminium).
Umumnya,
aluminium murni yang dijual di pasaran adalah aluminium murni 99%, misalnya aluminiumfoil.Seperti
yang sudah di paparkan bahwa gas hydrogen dapat dijadikan fuel cell sehingga
dalam perkembangannya ada beberapa cara yang sangat berpotensi dalam menghasilkan
gas hidrogen yang optimal. Salah satu cara tersebut adalah dengan memanfaatkan Aluminium
untuk menghasilkan gas hidrogen.Aluminium yang digunakan dapat berasal dari limbah
aluminium foil atau limbah minuman kaleng. Dalam jurnal Valensi Vol. 2 No. 1,
Nop 2010, telah dilakukan penelitian olehYusraini Dian I.S tentang produksi gas
hydrogen dari limbah aluminium.Penelitian tersebut menggunakan katalis H2SO4,
NaOH, KOH dan NaCl dalam berbagai konsentrasi sehingga didapatkan hasil yang
optimal dalam memproduksi gas hidrogen.Hasil percobaannya menunjukan bahwa penggunaan
limbah alumunium foil untuk memproduksi gas hydrogen dapat dilakukan menggunakan
katalis basa (NaOH) karena semakin tinggi konsentrasi NaOH maka waktu reaksinya
akan semakin cepat.Kemudian limbah hasil percobaan tersebut adalah air dan alumunium
hidroksida yang mana zat ini dapat dimanfaatkan dalam memroduksi tawas.Akan tetapi
kendala yang dihadapi saatini adalah bagaiamana mendesain tempat penyimpanan
gas hydrogen dengan efisien agar gas tersebut bisa dimanfaatkan sebagai fuel
cell .
Layaknya
sebuah baterai, segala jenis fuel cell memiliki elektroda positif dan negative atau
disebut juga katoda dan anoda.Reaksi kimia yang menghasilkan listrik terjadi pada
elektroda.Selain elektroda, satu unit fuel cell terdapat elektrolit yang akan membawa
muatan-muatan listrik dari satu elektroda ke elektroda lain, serta katalis yang
akan mempercepat reaksi di elektroda. Umumnya yang membedakan jenis-jenis fuel
cell adalah material elektrolit yang digunakan. Arus listrik serta panas yang
dihasilkan setiap jenis fuel cell merupakan produk samping reaksi kimia yang
terjadi di katoda dan anoda.
Karena
energi yang diproduksi fuel cell merupakan reaksi kimia pembentukan air, alat konversi
energy elektrokimia ini tidak akan menghasilkan efeksamping yang berbahaya bagi
lingkungan seperti alat konversi energy konvensional (misalnya proses
pembakaran pada mesin mobil). Sedangkan dari segiefisiensi energi, penerapan
fuel cell pada baterai portable seperti pada handphone atau laptop akan sepuluh
kali tahan lebih lama dibandingkan dengan baterai litium. Dan untuk mengisi kembali
energy akan lebih cepat karena energi yang digunakan bukan listrik, tetapi bahan
bakar berbentuk cair atau gas.
Kekeruhan dalam air dapat dihilangkan melalui penambahan sejenis
bahan kimia yang disebut koagulan.Padaumumnya bahan seperti Aluminium sulfat
[Al2(SO4)3.18H2O]
atau sering disebut alum atau tawas, ferosulfat, Poly Aluminium Chlorida
(PAC) dan poli elektrolit organic dapatdigunakan
sebagai koagulan. Untuk menentukan dosis yang optimal, koagulan yang sesuaidan
pH yang akan digunakan dalam proses penjernihan air, secara sederhana dapat dilakukan
dalam laboratorium dengan menggunakan tes yang sederhana (Alearts&Santika,
1984).
Tawas kalium aluminium sulfat dihasilkan dengan mereaksikan logam
aluminium (Al) dalam larutan basa kuat (kalium hidroksida) akan larut membentuk
aluminat menurut persamaan reaksi 1)
2Al (s) + 2KOH (aq) + 2H2O(l) → 2KAlO2 (aq)
+ 3H2 (g) ---------- (1)
Kadang–kadang ditulis dalam bentuk ion sebagai komplek saluminat
yang persamaan reaksinya 2)
2Al (s) + 2OH– (aq) + 6H2O
(l) → 2 Al(OH)4- (g) + 3H2 (g) ----
(2)
Larutan aluminat dinetralkan dengan asam sulfat mula-mula terbentuk
endapan berwarna putih dari aluminium hidroksida [Al(OH)3], yang
dengan penambahan asam sulfat enadapan putih semakin banyak dan jika asam sulfat
berlebihan endapan akan larut membentuk kation K+, Al3+,
dan SO42-, yang jika didiamkan akan terbentuk krital seperti
kaca dari tawas kalium aluminium sulfat atau seringdisebut alum. Secara singkat
reaksi yang terjadi dapat dituliskan sebagai berikut.
2KAlO2(aq) + 2 H2O(l)+
H2SO4(aq) → K2SO4(aq) +
2Al(OH)3(s) ........... (3)
H2SO4(aq) + K2SO4 (aq)
+ 2 Al(OH)3 (s) →2 KAl(SO4)2 (aq)
+ 6H2O ............(4)
24 H2O (l) + 2 KAl(SO4)2 →2
KAl(SO4)2.12 H2O (s) ..................(5)
Reaksi keseluruhan2Al(s) + 2KOH(aq) + 10H2O(l) +
4H2SO4(aq) →2KAl(SO4)2.12H2O(s)
+ 3H2(g). ................... (6)
Larutan di persamaan (2) dipanaskan pada suhu 60-800C
untuk menguapkan airnya dan suhu pemanasan tidak boleh lebih dari 800C
karena tawas akan larut dalam air mendidih. Pada proses penguapan selama 10
menit dan didinginkan akan terbentuk Kristal dari KAl(SO4)2.12H2O.
METODE
PENELITIAN
Bahan
dan Alat
Bahan yang
digunakan pada penelitian ini yaitu limbah alumunium foil , dan bahan kimia
yang digunakan adalah NaOH dan KOH sebagai katalis , Alkohol dan H2SO4 , zeolit
, tawas pasar , batu bata yang sudah dihaluskan .
Alat utama yang digunakan reactor pembuatan
gas hydrogen yang dirancang dari botol kaca , selang dan pentil . kemudian 5
buah balon , membrane fuel cell , gelas ukur 100 ml 2 buah , gelas arloji , 2
buahbeaker glass 3 buah , tabung reaksi
5 buah , batang pengaduk 2 buah , erlenmeyer 3 buah , hot plate I buah ,
corong 2 buah , dan kertas saring yang sudah dipotong 6 buah .
Prosedur
Pembuatan Gas Hidrogen
Pertama
disiapkan alumunium foil secukupnya , kemudian alumunium foil tersebut dipotong
hingga menjadi cacahan kecil agar reaksi berjalan dengan lancar , ditimbang
potongan alumunium dengan perbandingan 0,1 gr : 0,2 gr : 0,4 gr : 0,8 gr . Lalu disiapkan larutan NaOH 1M sebanyak 200
ml dan reactor yang sudah dibuat sebelumnya
(botol kaca , tutup botol dilubangi untuk memasang pentil dan disambung dengan
selang dan keran untuk mengatur udara yang masuk). Selanjutnya, dipasangkan
balon pada ujung selang dan dimasukkan potongan alumunium tadi kedalam botol
kaca dan dimasukkan juga larutan NaOH sebanyak 50 ml , tutup botol dengan
segera dan rapat (amati yang terjadi) , buka keran agar gas dapat ditampung
dengan balon , dan jika reaksi sudah berhenti tutup keran agar udara yang
tertampung tidak keluar . Kemudian balon dilepaskan dan diikat dengan rapat ,
gas hydrogen diuji dengan mengaitkan tisu menjadi sumbu pada balon lalu dibakar
dengan api (hati-hati dengan ledakannya)
Hydrogen Storage
Disiapkan
alumunium foil seckupnya lalu dipotong kecil-kecil dan ditimbang sebanyak 0,8
gram . kemudian potongan alumunium tersebut dimasukkan kedalam botol/alat
produksi gas hydrogen yang sudah dibuat dan dimasukkan juga NaOH 3M sebanyak
50ml ke dalam botol tersebut . Lalu dipasang balon pada ujung selang dengan
cepat , ditunggu gas hydrogen yang dihasilkan ditandai dengan membesarnya balon
, jika reaksi telah selesai diputar keran yang ada pada selang penyambung .
Dilepaskan balon dan dihubungkan ke membrane fuel cell , lalu dicatatdaya
hantar listrik yang terjadi .
Pembuatan
Tawas
Ditimbang 1 gram alumunium foil
sebanyak 2 buah . Kemudian dimasukkan 50 ml NaOH20% dan 50 ml KOH kedalam
masing-masing erlenmeyer dan dimasukkan juga potongan alumunium tersebut .
Diamati reaksi yang terjadi , laluerlenmeyer dipanaskan sampai gelembung hilang
. Diamkan / dinginkan sekitar 10-15 menit , kemudian disaring menggunakan
corong dan kertas saring dan filtratnya ditampung dalam erlenmeyer . setelah
dingin , dimasukkan 30 ml larutan H2SO4 6M, disaring kembali larutan tersebut dengan kertas saring
dan
corong yang baru . Kemudian
didinginkan dalam beaker glassyang telah berisi es batu.Diamati apa yang
terjadi , apakah terbentuk krital/tidak dalam beaker glass . ditimbang kertas
saring kosong , jika terbentuk Kristal saring dengan kertas saring yang
diletakkan dalam corong , lalu kertas saringnya dibilas dengan etanol 70% .
Diamkan selama 1 hari , lalu ditimbang berat tawas(Kristal) yang terbentuk.
Penjernihan
Air Sungai
Disiapkan
tawas yang terbuat dari alumunium foil dan tawas pasar , gerusan batu bata dan
gerusan zeolit . Ditimbang bahan tersebut masing-masing sebanyak 4gram .
Kemudian dimasukkan masing-masing 10 ml air sungai kedalam 4 tabung reaksi .
dimasukkan bahan yang tawas , tawas pasar , gerusan batu bata dan gerusan
zeolit yang sudah ditimbah ke dalam masing-masing tabung , lalu tabung reaksi
dikocok hingga bahan tersebut larut , diamkan selama 1 minggu .
HASIL dan
PERHITUNGAN
a.
Hasil dan volume gas hidrogen yang terbentuk
|
Jumlahgram Alumunium
|
KelilingBalon
|
R=K /2phi
|
Volume= 4/3phiR3
|
|
0.1 gram
|
16.5 cm
|
2.62cm
|
0.0753cm3
|
|
0.2 gram
|
21.9cm
|
3.48cm
|
0.1764cm3
|
|
0.4 gram
|
27cm
|
4.3cm
|
0.3328cm3
|
|
0.8gram
|
37cm
|
5.89cm
|
0.8554cm3
|
b. Hasil literature dan persentase
kesalahan literatur
0,1 gram Alumunium
VH2 = nH2 x 22.4
= 0.055 x 22.4
= 0.1232 L
% kesalahan literatur =
(Xliteratur-Xpraktikum/Xliteratur)x 100%
= (0.1232-0.07358/0.1232)x100%
=40,2%
0,2 gram Alumunium
VH2 = nH2 x 22.4 =
0.011 x 22.4
=0.2464L
% kesalahan literatur =
(Xliteratur-Xpraktikum/Xliteratur) x
100%
=
(0.2464-0.1764/0.2464)x100%
=28.4%
0,4 gram Alumunium
VH2 = nH2 x 22.4
= 0.022 x 22.4
= 0.4928 L
% kesalahan literatur = (Xliteratur-Xpraktikum/X
)x 100%
= (0.4928-0.3328/0.4928) x 100%
=
32.4%
0,8 gram Alumunium
VH2 = nH2 x 22.4
= 0.044 x 22.4
=0.9856L
% kesalahan literatur = (Xliteratur-Xpraktikum/Xliteratur)
x 100%
=
( 0.9856-0.8554/0.9856) x 100%
=13.2%
c.
Pengamatan dari pengujian 0,8 gram alumunium foil + 50
mL NaOH 3M pada membrane fuel cell
|
Jenis Uji
|
Keterangan
|
|
Terdapat gas hidrogen
|
ya
|
|
Lampu menyala
|
ya
|
|
Kipas berputar
|
ya
|
|
Daya hantar listrik
|
8,64 volt
|
|
Volume gas
|
0,855 L
|
|
Waktu kipas beputar
|
150detik
|
d. Hasil
pengamatan pembentukan tawas dari limbah H2
|
No.
|
Larutan limbah
pembuatan gas hidrogen
|
Hasil
|
|
1.
|
6NaOH + Al2(SO4)3
→ 2Al(OH)3 + 3Na2SO4
|
Tidak terbentuk tawas
|
|
2.
|
6KOH + Al2(SO4)3
→ 2Al(OH)3 + 3K2SO4
|
Terbentuk 6 gram tawas
|
e. Pengamatan
Penjernihan air sungai menggunakan Tawas, Zeolit dan Gerusan batu bata, setelah
didiamkan selama seminggu
|
Jenis
Absorban
|
Hasil
|
|
Tawas
|
Keruh
|
|
Zeolit
|
Jernih
|
|
Gerusan Batubata
|
Merah
kecoklatan
|
Pembahasan
A.
Pembuatan
gas hidrogen
Percobaan
pembuatan gas hidrogen dilakukan dengan variasi jumlah alumunium foil. Dalam pereaksian gas ini
dilakukan dengan reaktan NaOH yang di lakukan dalam hydrogen storage sederhana
seperti pada gambar 1. NaOH bertindak sebagai
katalis yang mempercepat reaksi. Aluminium merupakan logam yang berwarna putih
abu-abu (silver) yang melebur pada 659
oC, dan bila terkena udara akan teroksidasi pada permukaannya.
Pembentukan hidrogen ini terjadi menurut persamaan :
2 Al +
6 H2O → 2 Al(OH)3 + 3 H2 ↑
Pembentukan
gas hidrogen bila direaksikan dengan air tanpa adanya katalis, maka
reaksi akan berlangsung sangat lama maka dari itu diperlukan katalis yang
sesuai untuk mempercepat reaksi. Na dalam NaOH digunakan sebagai katalis maka
Na ikut bereaksi namun tidak dihasilkan dalam produk. Katalis yang digunakan pada percobaan ini
yaitu larutan beralkalin, karena Alumunium
(alumunium foil) dapat menunjukkan sifat asamnya jika direaksikan dengan
larutan beralkalin (basa) seperti larutan NaOH.
Variasi jumlah alumunium
pada percobaan adalah 0.1;0.2;0.4; dan 0.8. hasil percobaan menunjukkan bahwa
semakin besar jumlah gram alumunium makan produksi gas akan semakin besar. Hal
ini sesuai dengan rumus PV = nRT …………………………………
dengan :
P = tekanan
(atm)
V = volume (L)
n = mol
R = tetapan gas
universal (0,08206 L atm mol-1K-1)
T
= temperatur (K)
Mol dalam perumusan berbanding
lurus volume yang dihasilkan sehingga semakin tinggi jumlah gram maka semakin
tinggi jumlah volume gas.
Grafik.
1 perbandingan antara bobot alumunium dengan volume gas
Gambar 1. Hydrogen
storage sederhana
Uji gas hidrogen ini dilakukan terhadap membrane fuell cell
dan dapat membuat kipas dan lampu menyala dengan besar voltase 8.64 volt.
Hal ini sesuai dengan reaksi pada membran fuel cell:
2H2 + O2————–>
2H2O
Pada anoda hidrogen di oksidasi menjadi
proton:
2H2————–> 4H+ +
4 e-
Setiap molekul H2 terpecah menjadi
dua atom H+(proton), sedang setiap atom hydrogen melepaskan
elektronnya. Proton ini akan bergerak menuju katoda melewati membran. Elektron
yang terbentuk akan menghasilkan arus listrik kalau dihubungkan dengan
penghantar listrik menuju katoda. Pada katoda oksigen diubah menjadi H2O
O2 + 4H+ + 4 e- ————–>
2H2O
Pembuatan tawas dari limbah
alumunium
Pada percobaan pembuatan tawas ini
digunakan alumunium foil sebagai bahan utama dalam pembuatan tawas. Sebagai
pelarut digunakan larutan KOH 20% dan juga NaOH 20%, penggunaan dua buah
larutan ini dimaksudkan untuk mengetahui larutan yang lebih cocok digunakan
dalam pembuatan tawas ini. Tawas dihasilkan dengan mereaksikan logam aluminium
(Al) dalam larutan basa kuat dan akan larut membentuk aluminat dan menghasilkan
gas hidrogen. Proses melarutkan ini dibantu dengan adanya panas untuk
mempercepat reaksi, dikarenakan dalam reaksi ini dihasilkan gas hidrogen yang
ditandai dengan adanya gelembung-gelembung udara, pemanasan juga bertujuan
untuk membuat gelembung-gelembung tersebut menghilang. Larutan aluminat
kemudian dinetralkan dengan menggunakan asam sulfat, dalam hal ini digunakan
air aki. Reaksi ini akan membentuk endapan putih dari Al(OH)3.
Penambahan larutan H2SO4 dilakukan agar seluruh
senyawa K[Al(OH)4] dapat bereaksi sempurna. Al(OH)3 yang
terbentuk langsung bereaksi dengan H2SO4 dengan
persamaan reaksi sebagai berikut :
2 Al(OH)3 + 3 H2SO4
→ Al2(SO4)3 + 6 H2O
Filtrat yang dihasilkan disaring
untuk menghilangkan pengotor-pengotornya. Selanjutnya filtrat yang dihasilkan
didinginkan dalam es bertujuan untuk mempercepat pembentukan kristal tawas.
Setelah kristal tawas terbentuk, filtrat kemudian dicuci dengan menggunakan
etanol 70% yang berfungsi untuk menyerap kelebihan air dan mempercepat
pengeringan. Kristal yang terbentuk kemudian disaring, dikeringkan dan
ditimbang berat kristal tawas yang diperoleh.
Pada percobaan ini didapatkan jumlah
kristal tawas yang diperoleh adalah sebesar 5.478 gr yang dihasilkan dari
reaksi antara alumunium foil dengan KOH 20%, sedangkan reaksi antara alumunium
foil dengan NaOH 20% tidak menghasilkan kristal tawas, hal ini disebabkan
karena bahan NaOH yang digunakan adalah bahan yang bukan pro analysis sedangkan
bahan KOH yang digunakan adalah pro analysis.
|
No.
|
Ditambahkan dengan
|
Hasil
|
Berat Tawas (gr)
|
|
1.
|
50 ml NaOH 20%
|
Tidak terbentuk Tawas
|
-
|
|
2.
|
25 ml KOH 10%
|
Terbentuk Tawas
|
6
|
Tabel. Data pemebentukan tawas
Penjernihan air
dengan tawas dan adsorben
Pengujian daya adsorbansi pada adsorben
zeolit, batu bata, dan tawas dilakukan
terhadap sampel FeCl3.
Adsorben memiliki gaya tarik yang
menahan Fe untuk tetap larut dalam
etanol. Dengan memanfaatkan sifat
fisik dan kimia zeolit yaitu sifat
hidrofilik danukuran pori < 0.44 nm, Fe dapat diserap secara sempurna dan pada
akhirnyalarutan menjadi jernihSemakin tinggi adsorben akan memperbesar kontak
antara adsorben dan larutan sehingga larutan yang dijernihkan akan semakin
jernih. Perlakuan pengecilan ukuran juga memberikan
konstribusi besar terhadap hasil
pemurnian. Dengan dikecilkannya ukuran adsorben maka luas permukaan
partikelnya akan semakin besar, hal ini
juga makin memperbesar kemampuan adsorben dalam menyerap Fe
dalam
percobaan kerjernihan air terbesar adalah dengan menggunakan adsorben zeolit,
diikuti dengan batu bata dan yang terakhir tawas.
KESIMPULAN
Pembuatan gas hidrogen berhasil dilakukan dengan memanfaatkan alumunium
foil.Gas hidrogen yang dihasilkan kemudian diuji dan terbukti menghasilkan
energi karena dapat menggerakan kipas dan menyalakan lampu dalam waktu yang
kurang lebih 1 menit.Limbah Al(OH)3 kemudian dibuat tawas dengan
bantuan basa NaOH dan KOH.Pada percobaan,tawas yang dihasilkan hanya terbentuk
dengan basa KOH kemudian tawas diujikan dengan air keruh dan terbukti dalam
selang beberapa hari,air keruh tersebut menjadi jernih.
DAFTAR PUSTAKA
Brown, J.C., Gulari, E., Hidrogen
Production from Methanol Decomposition over Pt/Al2O3 and Ceria Promoted
Pt/Al2O3 Catalysts, Catalysis Communications 5, (2004) 431–436
Domen, K., Maeda K., Hydrogen
Producrion from Water on Oxinitride Photocatalysts, The International Society for Optical Engineering, (2006) 1-3
Kulakov, E., Ross, A.F., Alumunium Energi
for Fuel Cells: Using an Energi Source that is Both Plentiful and Fully
Recyclable Will Dramatically Enhance its Utilization and Provide Benefits
Globally., ALTEK
FUELGROUP.INC, (2007)
Sriyono, Teknologi Proses Produksi
Hidrogen Berbasis Energi Nuklir, Sigma Epsilon, ISSN 0853-9103,
(2008)
Susilaningsih, D., Harwati, T.U., Anam,
K., Yopi, Preparasi Substrat Biomassa Kekayuan Tropika untuk Produksi
Biohidrogen, Makara, Teknologi, Vol.12, No.1 (2008) 38-42
Pengembangan
Metode Pembuatan dan Bahan Baku untuk Peyimpanan Hidrogen
Anestasya
Amalia Safitri 1112096000053
Jurusan
Kimia, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Syarif
Hidayatullah (UIN Jakarta)
Email:
anestasyasafitri@yahoo.com
 |
Abstrak
Hydrogen di masa depan
diharapkan mampu menggantikan bahan bakar yang ketersediannya semakin terbatas.
Untuk meneglola gas hydrogen diperlukan media penyimpanan yang aman. Menyimpan
hidrogen dalam bentuk gas dipandang kurang efisien, sedangkan menyimoan dalam
bentuk cair perlu teknologi yang sangat mahal. Dalam review ini dijelaskan
metode-metode penyimpanan hidrogen dengan
sintesis logam magnesium, sintesis nano partikel Fe-Ti hidrid, dan
sintesis silica aerogel berbasis waterglass .
Kata kunci: hydrogen, hydrogen storage
1.
Pendahuluan
Menyimpan
hidrogen merupakan teknologi yang cukup menantang bagi para ilmuwan karena
dapat dilakukan dengan beberapa metode simpan. Metode simpan hidrogen cara
konvensional adalah dalam bentuk gas bertekanan tinggi dan bentuk cair dengan
teknik kriogenik. Kedua metode simpan ini dipandang kurang efisien karena
disamping memerlukan teknologi tinggi, daya tampung yang rendah dan tingkat
bahaya menjadi pertimbangan tersendiri untuk mengembangkan metode smpan baru ,
yaitu dengan disimpan dalam bentuk padat sebagai metal hidrid.
Hidrogen
dapat diproduksi dari berbagai sumber dengan memakai berbagai teknologi.
Senyawa-senyawa mengandung hidrogen seperti bahan bakar fosil, biomass dan air
merupakan sumber hidrogen. Proses termokimia dapat digunakan untuk memproduksi
hidrogen dari biomass dan bahan bakar fosil (batu bara, minyak bumi dan gas
alam). Pembangkit tenaga dari sumber energi matahari, angin dan pusat
pembangkit tenaga nuklir juga dapat digunakan untuk memproduksi hidrogen secara
elektrolisa.
Mayoritas
hidrogen saat ini diproduksi dari bahan bakar fosil, baik melalui proses
reforming minyak bumi, gas alam, ataupun via gasifikasi batubara. Reaktor
nuklir merupakan sarana terbaik untuk memproduksi hidrogen secara ekonomis
karena tidak menggunakan bahan dasar
fosil tetapi dari air yang dipecah (water splitting) maupun diproses
secara kimia yang dikenal sebagai siklus sulfuriodida (reaksi bunsen, disosiasi
hidrogen iodida, dan dekomposisi sulfat) dan siklus hibrida.
Pemanfaatan
hidrogen sebagai sumber energi mendorong terciptanya teknologi baru, seperti
fuel cell dan hydrogen storage. Di samping fuel cell, pene;litian hydrogen
storage material hingga saat ini sudah berkembang sangat pesat. Perkembangan
ini diawali setelah ditemukannya logam magnesium yang mamu menyerap hidrogen
cukup besar. Entalpi pembentukan senyawa hidrid pada magnesium cukup besar
sehingga magnesium sangat atraktif dipromosikan sebagai penyimpan energi panas.
Sejak dipromosikannya magnesium sebagai material penyimpan hidrogen ,
penelitian logam-logam lain juga dilakukan secara intesif dan diantaranya adalah paduan Fe-Ti.
2.
Sintesis
Fe-Ti
Paduan
hidrida logam system Fe-Ti dibuat melalui teknik mechanical alloying dengan
perbandingan unsur Fe:Ti=2:1. Alat yang digunakan untuk teknik ini adalah high
energy ball milling. Serbuk Fe dan Ti di milling selama 30 menit. Kualitas dan kuantitas selama proses miling
diukur dengan alat x-ray diffractometer . setelah dimilling terjadi perubahan
fase dari serbuk fe-Ti membentuk Fe2Ti dan FeTi. Perubahan instensitas sangat
mencolok atas spesimen sebelum dan setalah di millng menunjukkan bahwa serbuk
mengalami proses miling yang menyebabkan terjadinya amorfisasi, diamna serbuk
paduan kehilangan orientasi kristalnya.pada proses hidriding fase yang
terbentuk adalah Ti4FeH8,5.TiH2 dan Fe. Fase TiH2 memebentuk fase yang paling
tinggi karena ikatan interestial mudah dibentuk oleh logam Ti. Pemebentukan Fe
3.
Sintesis
silica aerogel
Untuk
mensintesis silika aerogel pada penelitian ini digunakan metode solgel.
Sintesis diawali dengan pembuatan
larutan silicic acid, yang diperoleh dari
sodium silicate (waterglass)
yang diencerkan dengan perbandingan tertentu
kemudian dilewatkan dalam resin penukar
ion. Larutan silicic acid ini kemudian
ditambahkan dengan TMCS dan HMDS sebagai
agen pemodifikasi permukaan.
Doping logam diberikan sebelum
penambahan modifikator permukaan tersebut.
Setelah itu
ditambahkan larutan basa, dalam hal ini pyridine, untuk menaikkan pH
hingga 8 - 9. Gel yang dihasilkan
kemudian di-aging dan dikeringkan dengan
suhu dan waktu tertentu. Karakterisasi
produk dilakukan dengan cara menghitung
porositas dan volume pori, menguji
hidrofobisitasnya, mengukur kapasitas
adsorpsi hidrogennya, serta melihat
morfologinya.
Silika aerogel yang dihasilkan berbentuk
butiran kasar dan rapuh dengan
ukuran maksimal 1 mm. Sifat fisik
terbaik berupa porositas, volume pori, dan
hidrofobisitas, dimiliki silika aerogel
yang disintesis dengan perbandingan volume
SA : TMCS : HMDS = 1 : 0,015 : 0,06.
Doping logam nikel dengan Ni/Si sebesar
0,1 memberikan hasil yang baik dan mampu
meningkatkan daya adsorpsi silika
aerogel terhadap hidrogen dari 5,29%
(tanpa doping) hingga mencapai 5,67%
berat. Sedangkan doping logam kobalt dan
besi terbukti tidak mampu
meningkatkan kapasitas adsorpsi silika aerogel
terhadap hidrogen.
4.
Sintesis
magnesium dengan penambahan Ni, Cu, dan Al
Mg merupakan salah satu material yang digunakan
sebagai
material penyimpan hidrogen dengan membentuk MgH2.Sifat absorpsi dan desorpsi
hidrogen dari suatu metal hidridasalah satunya tergantung pada bahan, unsur penambah, dan metode pembuatannya. Pada penelitian kali ini Mg sebagai
material penyimpan hidrogen dihasilkan melalui metode mechanical alloying dengan
unsur penambah Ni, Cu, dan Al dan variasi waktu milling 10, 20, 30 jam.
Selanjutnya sampel
dilakukan
pengujian SEM, XRD, DSC, dan Uji hidrogenisasi. Dari data uji diperoleh bahwa
meningkatnya waktu milling menurunkan ukuran partikel sehingga
meningkatkan wt%
hidrogen
terabsorb dan menurunkan temperatur onset desorpsi. Namun efek aglomerasi dan coldwelding
yang berlebih pada proses mechanical alloying mengakibatkan ukuran
partikel
menjadi lebih
besar. Unsur pemadu Al dan Cu berfungsi sebagai katalis, sedangkan Ni berfungsi
sebagai pemadu yang ikut bereaksi dengan hidrogen. Mg10wt%Al dengan waktu milling
20 jam mempunyai nilai weight percent terbaik H2 yaitu 0.38%
dalam
temperatur hidrogenisasi 2500C, tekanan 3 atm, dan waktu tahan 1 jam. Sedangkan
Mg10wt%Al dengan waktu milling 30 jam memiliki temperatur onset paling
rendah yaitu 341.490C.
5.
Kesimpulan
Seiring dengan perkembangan
teknologi fuel cell, studi tentang hydrogen storage juga semakin giat dilakukan
untuk mencari material yang lebih efisien dan aman dalam penyimpanan gas
hidrogen yang bersifat explosive. Metode penyimpanan hidrogen dapat dilakukan
dengan sintesis fe-Ti, sintesis silica aerogel, dan sintesis Mg dengan katais
Al,Ni, dan Cu. Metode yang dianggap paling murah dan mudah dilakukan adalah
sintesis silica aerogel yang bahan bakunya mudah didapat. Kemampuan penyerapan hidrogen terbesar juga
didapat pada metode silica aerogel 8.15% dan sintesis Mg yang mencapai 7.6%
berat.
6. Daftar
Pustaka
Arizanova, Reza dan
Enggar Eka Vantiningtyas. Sintesis Silika Aerogel Berbasis Abu Bagasse Untuk
Pemyimpanan Hidrogen. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya
Pangesthiaji, Ganive dan Hariyati Purwaningsih. 2013. Pengaruh Milling
time terhadap pembentukan fasa γ-MgAl Hasil Mechanical
Alloying. Institut Teknologi
Sepuluh Nopember: Surabaya.
Pramudityo, Esar dan Mustika Endahing.2009. Sintesis silica aerogel berbasis
waterglass untuk penyimpan hidrogen. Jurnal Institut Teknologi Sepuluh
Nopember: Surabaya.
Suwarno, Hadi. Sintesis Paduan Nano Partikel F-Ti Hidrid dan Tinjauan
Termodinamikanya. Jurnal BATAN: Banten.
REVIEW
PRODUKSI GAS HIDROGEN SEBAGAI ENERGI TERBARUKAN
DESI
IFTALIA (1112096000048)
Prodi
Kimia Fakultas Sains Dan Teknologi
Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah
Jakarta
Desiiftalia@gmail.com
Abstrak
Sintesis hidrogen dari
hidrokarbon cair menarik untuk dikembangkan karena dapat menjadi alternatif
yang praktis untuk memasok hidrogen pada sel bahan bakar. Penelitian mengenai
produksi gas hidrogen dari beberapa metode telah dilakukan . Salah satunya dengan menggunakan limbah
alumunium , ini bertujuan untuk memanfaatkan limbah alumunium yang belum
termafaatkan secara optimal menjadi gas hidrogen yang dibutuhkan sebagai sumber
fuel cell, sumber energi yang ramah lingkungan. Penelitian ini
menggunakan katalis NaOH,Selain itu , metode yang digunakan adalah sintesis
hidrogen dari methanol dapat dilakukan melalui reaksi reformasi kukus metanol
yang merupakan reaksi terkatalisis antara metanol dan air dalam fasa gas. Pada
penelitian ini telah disintesis dua katalis Cu/zno/Al2O3 yang memiliki rasio
mol Cu:Zn:Al berbeda, yaitu 1:2:0,1 (katalis I) dan 2:1:0,1 (katalis II).Reaksi
reformasi kukus metanol dilakukan dengan mengalirkan campuran gas metanol-air
dengan perbandingan mol 1:1,2.
Selanjutnya , metode yang digunakan yaitu Produksi hidrogen secara fotokalitik
dari air murni pada katalis natao3 , katalis natao3 disintesis melalui prosedur sol-gel
menggunakan larutan hidrogen peroksida sebagai pelarut.
Kata Kunci : Gas Hidrogen , Fuel cell , katalis
heterogen , methanol , NaTaO3 , NiO
Abstrack
Synthesis of hydrogen
from liquid hydrocarbons attractive for development because it can be a
practical alternative for supplying hydrogen to fuel cells . Research on the
production of hydrogen gas from several methods have been done . One using
waste aluminum , aims to utilize aluminum waste that has not been optimally
termafaatkan into hydrogen gas needed as a source of fuel cell ,
environmentally friendly energy sources . This study uses a catalyst NaOH , In
addition , the method used is the hydrogen from the methanol synthesis can be
done through the methanol steam reforming reaction is catalyzed reaction
between methanol and water in the gas phase . In this study, two catalysts were
synthesized Cu/zno/Al2O3 having a mole ratio of Cu : Zn : Al differently , ie
1:2:0,1 ( catalyst I) and 2:1:0,1 ( catalyst II ) . Reaction reform steamed
methanol carried by flowing gas mixture with methanol - water mole ratio of
1:1.2 . Furthermore , the method used is hydrogen fotokalitik Production of
pure water on the catalyst natao3 , natao3 catalysts synthesized through sol -
gel procedure using a solution of hydrogen peroxide as a solvent .
Keywords : Gas Hydrogen , Fuel cells , heterogeneous catalysts , methanol , NaTaO3 , NiO
Keywords : Gas Hydrogen , Fuel cells , heterogeneous catalysts , methanol , NaTaO3 , NiO
1.
PENDAHULUAN
Krisis energi yang melanda
Indonesia dikarenakan karena jumlah penduduk yang semakin meningkat berpengaruh
langsung terhadap konsumsi bahan bakar. Energi yang berasal dari fosil termasuk
energi yang tidak dapat diperbaharui sehingga semakin menipis. Di sisi lain,
isu lingkungan global yang menuntut tingkat kualitas lingkungan yang lebih
baik, mendorong berbagai pakar energy untuk mengembangkan energi yang lebih
ramah lingkungan dan mendukung keamanan pasokan berkesinambungan.Hidrogen
diakui sebagai salah satu pembawa energi yang paling menjanjikan. Hidrogen
merupakan gas paling banyak terdapat di alam semesta dan keberadaannya di
Matahari diperkirakan mencapai 75% dari total massa Matahari (Yanti, 2009). Gas
hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, tidak berasa, dan tidak beracun. Saat
ini, lebih dari 96% hidrogen dihasilkan dari pembentukan kembali uap dari bahan
bakar fosil pada suhu tinggi,dengan gas alam sebagai bahan baku yang paling
dominan . Namun, menipisnya persediaan bahan bakar fosil, polusi dan emisi gas
rumah kaca menyebabkan krisis energi yang serius dan masalah lingkungan
mendorong eksplorasi sumber daya yang bersih dan terbarukan. Salah satu sumber
daya terbarukan terbanyak adalah biomassa. Biomassa rata-rata hanya memiliki 6
wt% hidrogen, pada prinsipnya tidak terlalu menarik untuk produksi hidrogen.
Namun, selama beberapa dekade terakhir ini banyak penelitian dalam berbagai
metode produksi hidrogen telah dilakukan dan gasifikasi biomassa kini menjadi teknologi
terapan yang banyak diminati karena dianggap ekonomis dan kompetitif dengan
metode pembentukan kembali gas alam konvensional.
Hidrogen merupakan unsur
teringan, dengan berat jenis 0,08988 g/L pada kondisi standar. Keadaan ini
kurang menguntungkan untuk penyimpanan dan transportasi hidrogen karena
membutuhkan volume bejana yang besar, yaitu sekitar 5 kali volume penyimpanan
bensin dengan kandungan energi yang sama pada tekanan yang layak. Sifat lain
dari hydrogen yang kurang menguntungkan adalah mudah terbakar dan mudah
meledak. Nyala pembakaran hidrogen murni dengan oksigen murni berwarna
ultraviolet yang hampir tidak dapat dilihat dengan mata
telanjang. Oleh karena itu, perlu penekanan
aspek keselamatan pada proses-proses yang melibatkan hidrogen.
Hidrogen mempunyai kandungan
energi tertinggi per satuan berat dibandingkan dengan semua jenis bahan bakar,
yaitu sebesar 120 MJ/kg. Sebagai pembanding, kandungan energi gas alam adalah
54,4 MJ/kg, LPG 48,8 MJ/kg, bensin 45,6 MJ/kg, solar 45,3 MJ/kg, arang 30,0
MJ/kg, dan kayu kering 15,5 MJ/kg (Kelly-Yong dkk., 2007). Hidrogen dapat digunakan baik langsung
sebagai bahan bakar untuk mesin (termasuk kendaraan bermotor dan mobil) maupun
sebagai bahan bakar untuk fuel cell (sel
bahan bakar) penghasil listrik. Sel bahan bakar adalah alat yang bekerja secara
elektrokimia, menggunakan hidrogen dan oksigen untuk menghasilkan listrik, air
dan sejumlah panas, sehingga sama sekali tidak dihasilkan zat pencemar
lingkungan. Di sini, energi kimia hidrogen diubah langsung menjadi listrik dan
panas menggunakan proses yang terjadi pada suhu rendah dengan efisiensi 2 atau
3 kali lebih besar dari teknologi pembakaran lainnya. Pembangkitan listrik pada
pembangkit konvensional menggunakan bahan bakar fosil, mempunyai efisiensi 33
s.d. 35%, tetapi pembangkitan listrik dengan sel bahan bakar mempunyai
efisiensi 60% atau lebih jika dilengkapi dengan sistem pemanfaatan energi
terbuang. Pada mesin kendaraan yang dijalankan secara normal, konversi energi
kimia pada bensin menjadi tenaga penggerak kendaraan kurang dari 20% (Anonim,
2009c).
Selain sebagai bahan bakar
mesin dan sel bahan bakar, hydrogen banyak digunakan sebagai bahan bakar roket,
tenaga pendorong pesawat ruang angkasa, dan industri kimia (Anonim, 2009d).
Industri kimia yang banyak menggunakan hidrogen adalah industry pengilangan
minyak dan industri pupuk, yang masing-masing mencapai 37 dan 50%. Penggunaan
hidrogen di industri kimia di antaranya adalah untuk hydrocracking,
hidrogenasi lemak tak jenuh dalam minyak tumbuhan, pembuatan amoniak, pembuatan
metanol, dan pembuatan silikon (Ribeiro dkk., 2008). Hidrogen juga digunakan di
industri semikonduktor.
Hidrogen diperkirakan akan
menjadi pemasok energi utama untuk pembangkitan listrik dengan sel bahan bakar,
sebagai bahan bakar mesin kendaraan, dan untuk penggunaan-penggunaan lainnya di
abad ke-21 karena ramah lingkungan dan kemudahannya dikonversi
menjadi energi (Iwasaki dkk., 2006). Penggunaan
hidrogen sebagai bahan bakar sama sekali tidak memberi kontribusi terhadap efek
rumah kaca, hujan asam, dan kerusakan lapisan ozon. Jadi, penggunaan hidrogen
sebagai bahan bakar tidak mempunyai kontribusi terhadap kerusakan lingkungan.
Penggunaan hydrogen sebagai bahan bakar sangat mendukung Protokol Kyoto, yang mengamanatkan
agar industri mengurangi emisi gas rumah kaca dengan pengurangan penggunaan
bahan bakar fosil (Nath dan Das, 2003).
2.
Sintesis Gas Hidrogen dari
Alumunium
Penelitian ini menggunakan
katalis basa yaitu NaOH dan KOH , katalis tersebut memberikan tekanan akhir
yang cukup tinggi, yaitu untuk 0,1 gram alumunium direaksikan dengan 25 mL NaOH 3 M sebesar 1169 hPa dengan waktu
259 detik. Sedangkan dengan menggunakan 0,1 gram alumunium direaksikan 25 mL KOH 3 M menghasilkan tekanan yag hampir
sama dengan NaOH yaitu sebesar 1101 hPa, tetapi waktunya selama 525 detik (2x
lebih lama dari NaOH). Maka dari itu untuk langkah selanjutnya, katalis yang
digunakan adalah NaOH.
Penelitian ini juga
membandingkan tingkat konsentrasi , digunakan konsentarasi NaOH 1M,2M dan 5M ,
dihasilkan saat konsentrasi 1 M, waktu yang diperlukan sebesar 730 detik. Saat
konsentrasi 2 M, waktu yang diperlukan 525 detik. Pada konsentrasi NaOH 5 M,
waktu yang diperlukan selama 245 detik. Hal ini menunjukan bahwa meningkatnya
konsentrasi mempengaruhi kecepatan limbah alumunium yang bereaksi untuk
menghasilkan hidrogen. Jadi ,semakin besar konsentrasi yang dipakai maka
semakin cepat waktu yang diperlukan untuk produksi gas hydrogen tetapi dengan
meningkatkan konsentrasi larutan tidak mempengaruhi banyaknya jumlahgas
hydrogen yang terbentuk . Dipatkan volume gas
hydrogen sebesar 0,13 L pada tekan 1016 hPa=1,002714atm. Selanjutnya , dilakukan
pengujian dengan menggunakan limbah alumunium dari kaleng , dapat diketahui
bahwa gas hidrogen yang dihasilkan terus meningkat seiring dengan meningkatnya
massa aluminum yang digunakan.
.
3.
Sintesis Hidrogen dari Metanol
Katalis Cu/ZnO/Al2O3 disintesis dengan
metode kopresipitasi dari larutan Cu(II), Zn(II) dan Al(III) nitrat yang
diendapkan dengan menambahkan larutan natrium karbonat. Penelitian ini dibuat
dua katalis dengan perbandingan mol atom Cu:Zn:Al yang berbeda, yaitu katalis
dengan perbandingan mol Cu:Zn:Al = 1:2:0,1 (disebut katalis I) dan katalis dengan perbandingan mol
Cu:Zn:Al = 2:1:0,1 (disebut katalis
II).
Aktifitas katalitik kedua katalis diuji pada reaksi
reformasi kukus metanol yang berlangsung sesuai persamaan reaksi CH3OH(g)
+ H2O(g) CO2(g)+ 3H2(g) , ΔH = 49,47 kJ mol-1
(5)
Berdasarkan
persamaan reaksi tersebut, reaksi bersifat endoterm dan jumlah maksimum mol
hidrogen yang dihasilkan per satu mol methanol adalah sebanyak 3 mol. Tingkat
konversi methanol dan laju pembentukan hidrogen dalam reaksi reformasi kukus
metanol yang dikatalisis oleh katalis I pada berbagai suhu ditunjukkan pada
Tabel 1, dan keaktifan katalis II ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 1
|
T (oC)
|
Konversi
(%)
|
Laju pembentukan hidrogen
{mol
H2
. (molmetanol)-1. menit-1}
|
|
215
|
8,8
|
0,26
|
|
250
|
23,7
|
0,71
|
|
270
|
44,8
|
1,34
|
|
300
|
62,9
|
1,89
|
|
320
|
60,0
|
1,80
|
|
350
|
52,3
|
1,57
|
Tabel 2
|
T
(oC)
|
Konversi
(%)
|
Laju pembentukan hidrogen
{mol
H2
. (molmetanol)-1. menit-1}
|
|
215
|
1,1
|
0,03
|
|
250
|
3,4
|
0,10
|
|
270
|
6,8
|
0,20
|
|
300
|
9,5
|
0,28
|
|
320
|
20,1
|
0,60
|
|
350
|
44,7
|
1,34
|
|
370
|
70
|
2,10
|
|
400
|
96,1
|
2,88
|
Pada suhu di
bawah 350oC, katalis I menunjukkan keaktifan yang lebih tinggi dari
pada katalis II. Sedangkan pada suhu di atas 350oC keaktifan katalis
II melampaui keaktifan katalis I. Keaktifan katalis I meningkat dengan kenaikan suhu reaksi dan
mencapai laju maksimum sebesar 1,9 mol hidrogen/mol metanol per menit pada 300oC.
Peningkatan
suhu reaksi lebih lanjut (di atas 300oC) menyebabkan berkurangnya
keaktifan katalis I. Keaktifan katalis II, yang pada suhu rendah jauh lebih
kecil dari pada katalis I, terus bertambah seiring meningkatnya suhu reaksi dan
mencapai laju pembentukan hidrogen sebesar 2,9 mol hidrogen/mol metanol per
menit. Sampai pada suhu 400oC, suhu reaksi paling tinggi yang dicoba
pada penelitian ini, keaktifan katalis II masih menunjukkan kecenderungan
peningkatan
.
4.
Produksi
Hidrogen Secara Fotokalitik dari Air Murni
Evolusi gas H2 dan
O2 pada NaTaO3 sebelum dan sesudah penambahan NiO
diobservasi terhadap reaksi water-splitting menjadi hidrogen dan
oksigen. Produksi gas H2 dan O2 menggunakan NaTaO3
tanpa deposisi nikel adalah 0.61 dan 0.30 mmol g-1 cat.h-1. Produksi gas
meningkat 8,5 kali lebih besar ketika nikel dideposisi pada permukaan NaTaO3
fotokatalis. Efisiensi pemisahan dan pencegahan rekombinasi antara e-
dan h+ merupakan faktor penentu dalam mempercepat proses
fotokatalitik dekomposisi H2O menjadi H2. Kokatalis
memegang peranan penting untuk mempercepat pemisahan pasangan photogenerated
e- dan h+. Tanpa kokatalis. kedua pasangan e- dan
h+ besar kemungkinan akan bersatu pada bulk NaTaO3.
NiO atau Pt pada fotokatalis menangkap elektron dari fotokatalis bereaksi
dengan ion H+ dan mengevolusi H2.Stabilitas NaTaO3
yang terlihat stabil sampai reaksi dihentikan setelah 5 jam.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan :
Gas hidrogen dapat diproduksi
dengan menggunakan limbah alumunium foil dan limbah alumunium dari
kaleng minuman pada suasana basa (NaOH),menggunakan katalis Cu/ZnO/Al2O3,
dengan perbandingan mol Cu:Zn:Al yang berbeda yaitu 1:2:0,1 dan 2:1:0,1 dan NaTaO3
.
Pada penelitian pertama ,
konsentrasi NaOH hanya berpengaruh pada waktu reaksi tetapi tidak berpengaruh
terhadap produksi hidrogen. Kedua, katalis Cu/ZnO/Al2O3 disintesis
dengan cara kopresipitasi dari larutan garam nitrat Cu, Zn dan Al menunjukkan
keaktifan yang cukup tinggi pada reaksi reformasi kukus metanol pada tekanan atmosfer
dan suhu di atas 250oC. Katalis dengan perbandingan mol Cu:Zn:Al =
1:2:0,1 menunjukkan keaktifan yang lebih tinggi pada suhu reaksi di bawah 350oC,
sedangkan pada suhu di atas 350oC katalis yang kedua yang lebih
aktif. Perbedaan profil keaktifan terhadap suhu kedua katalis ini disebabkan
oleh perbedaan distribusi partikel Cu dan kerentanan terhadap sintering.Ketiga, NaTaO3 telah berhasil disintesis melalui metoda sol-gel
berbantuan H2O2. Sampel NaTaO3 memiliki bentuk
struktur Kristal orthorhombic, memiliki derajat kristalinitas tinggi,
dan ukuran partikel berkisar antara 80-250 nm. NaTaO3 tanpa deposisi
nikel menunjukkan photoreaktivitas tinggi dalam reaksi water-splitting menjadi
hidrogen dan oksigen. Produksi hidrogen meningkat secara signifikan ketika
nikel dideposit pada permukaan NaTaO3. NaTaO3 merupakan
kandidat fotokatalis produksi hydrogen sebagai energi bersih masa depan.
DAFTAR
PUSTAKA
Brown, J.C., Gulari, E., Hidrogen Production
from Methanol Decomposition over Pt/Al2O3 and Ceria Promoted
Choi, H. J. & Kang, M. (2007) Hydrogen
production from methanol/water decomposition in a liquid photosystem using the
anatase structure of Cu loaded TiO2. International Journal of Hydrogen Energy,
32(16): 3841-3848. Pt/Al2O3 Catalysts, Catalysis Communications
5, (2004) 431–436
Husin, H., Chen, H. M., Su, W. N., Pan, C. J.,
Chuang, W. T., Sheu, H. S., & Hwang, B. J. (2011a) Green fabrication of
Ladoped NaTaO3 via H2O2 assisted sol-gel route for photocatalytic hydrogen
production. Applied Catalysis B: Environmental, 102(1-2):
343-351.
Kato, H., & Kudo, A. 2003. Photocatalytic
water splitting into H2 and O2 over various tantalite photocatalysts. Catalysis
Today, 78(1-4): 561-569.
Kulakov, E., Ross, A.F., Alumunium
Energi for Fuel Cells: Using an Energi Source that is Both Plentiful and Fully
Recyclable Will Dramatically Enhance its Utilization and Provide Benefits
Globally., ALTEK FUEL GROUP.INC,
(2007)
Liu, X.Z., Liu, C.Z., Eliasson, B.,
Hidrogen Production from Methanol Using Corona Discharges, Chinese
Chemical Letters Vol. 14, No. 6, (2003) 631-633
Produksi
Hidrogen Dengan Energi Nuklir Melalui Siklus Iodine-Sulfur ,Steam
Reforming dan Elektrolisis
Muhammad
Ainul Yaqin1
1Department
of Chemistry Faculty of Science and Technology UIN Syarif Hidayatullah Jakarta
Abstrak
Saat ini dunia dihadapkan
pada krisis energi karena cadangan minyak bumi yang sudah menipis dan
kebutuhan akan energi yang terus meningkat.Berbagai solusi sudah dikemukakan
untuk menggantikan ketergantungan kita terhadap bahan bakar fosil,salah satunya
adalah pemanfaatan hidrogen.Hidrogen banyak terdapat dialam dan tidak dalam
bentuk gas melainkan bentuk persenyawaan.Untuk memproduksi gas hidrogen telah
ditemukan beberapa cara yang sangat potensial untuk dikembangkan yakni melalui
siklus termokimia iodine-sulfur,memakai proses elektrolisis dan steam
reforming.Pada review ini akan membahas kelebihan dan kekurangan dari
ketiga proses tersebut berdasarkan jurnal Pusat Pengembangan Energi Nuklir
BATAN.
Abstract
Today,our world is facing
to the crisis of energy because fossil fuels will be disappear and demand of
energy is increasing.A lot of solutions has been shown to replace fossil fuels
usage,one of them is utilization of hydrogen.Hydrogen is everywhere in our
world but it form in compund because its more stable than in phase of gas.To
produce hydrogen,we can develop through thermochemical
iodine-sulfur,electrolisis,and steam reforming.This review will describe that
ways and compare each other based on the journals from BATAN.
Pendahuluan
Energi nuklir bukanlah
sebuah penemuan baru di abad 21 ini melainkan telah ada pada era perang dunia
ke 2.Namun yang membedakannnya dengan era 1940an adalah nuklir kali ini
dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik terutama dipakai dinegara-negara
maju.Nuklir memanfaatkan reaksi pemisahan inti atom (fisi) yang ditembakkan oleh sinar radioaktif
sehingga menghasilkan panas yang besar.Di Indonesia,energi nuklir belum begitu
familiar untuk itu didirikanlah BATAN (Badan Tenaga Atom Nasional) yang saat
ini sedang giat melakukan penelitian pengembangan energi nuklir di
Indonesia.BATAN mendorong agar segera dibuatnya PLTN pertama di Indonesia.
Selama ini pemanfaatan
energi nuklir hanya berasumsikan bahwa listrik merupakan energy carrier utama
sehingga hasilnya hanyalah listrik namun anggapan ini boleh jadi tidak benar
karena dimasa depan kita bisa menjadikan hidrogen sebagai salah satu produk utama
dari energi nuklir.Isu lingkungan yang hangat dibicarakan menuntut kualitas
yang lebih baik dan itu yang mendorong pakar energi dari seluruh dunia untuk
mengembangkan energi yang lebih ramah lingkungan serta energi yang
berkelanjutan.Pakar energi dari negara maju seperti Amerika,Jepang dan negara
negara eropa sepakat bahwa hidrogen sangat mungkin menjadi energi utama dimasa
depan dan diperkirakan ditahun 2050 adalah era energi berbasis hidrogen.
Selama ini,proses produksi
hidrogen lebih mengandalkan proses berbahan baku alam atau bahan bakar fossil
dan diperkirakan lebih dari 85% kebutuhan hidrogen dunia dipasok melalui proses
steam reforming gas alam.Produksi hidrogen berbahan baku air
menguntungkan dari segi lingkungan karena bahan bakunya yang sangat
melimpah.Sejauh ini,memproduksi hidrogen dari air hanya memakai cara
elktrolisis.Cara lain memproduksi hidrogen adalah melalui proses termokimia
yang dalam review kali ini melalui proses iodine-sulfur
.
Pembahasan
A. Proses
termokimia siklus iodine-sulfur
Secara
termokimia,air tidak bisa langsung diuraikan menjadi hidrogen dan
oksigen,karena harga energi bebas yang sangat tinggi pada reaksi penguraian
air.Pada proses termokimia produksi hidrogen dan oksigen dari air dengan siklus
iodine-sulfur melibatkan 3 reaksi yang total reaksinya adalah reaksi tunggal
penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen.Berikut adalah tabel persamaan
reaksi dan termodinamika proses termokimia siklus iodine-sulfur
Kemudian terdapat diagram alir proses termokimia siklus
iodine-sulfur dengan memanfaatkan energi nuklir sebagai sumber energi panas.
Keuntungan utama proses termokimia siklus iodine-sulfur
adalah melimpahnya bahan baku yakni air sehingga dapat dimanfaatkan semua
wilayah geografis.Selain itu,proses produksinya tidak menimbulkan emisi CO2
dan jika seumber energi panas yang dilakukan memanfaatkan energi nuklir maka
proses ini benar-benar bebas emisi.Tetapi proses ini memerlukan material yang
tepat karena dalam prosesnya melibatkan bahan kimia yang sangat korosif.Lalu
hidrogen iodida yang merupakan larutan quazi azeotropic menjadikan
proses pemisahan sulit.Secara teoritis energi untuk melangsungkan reaksi
relatif kecil namun energi untuk pemurnian dan pemisahan bahan relatif
besar.Dan proses secara termokimia ini masih dalam tahap penelitian dan
pengembangan (litbang) sehingga belum bisa dikomersilkan.
Proses termokimia siklus iodine-sulfur pertama kali
dikembangkan oleh general Atomic America pada tahun 1970an.Hasilnya
adalah,perkiraan efisiensi termal dari proses ini berkisar antara 47% - 52% dan
ini jauh lebih tinggi dibandingkan proses elektrolisis yang hanya
25%-27%.Penelitian terkait proses ini dikembangkan kepada pemanfaatan teknologi
membran untuk pemisahan bahan maupun pada proses penguraian larutan hidrogen
iodida.Proses ini diharapkan sudah terealisasi global di tahun 2025.
B.
Steam Reforming
Steam reforming merupakan proses produksi hidrogen yang biasa
digunakan pada industri pupuk,petrokimia,dll.Pada proses ini melibatkan reaksi
metana pada suhu tinggi.Berikut adalah skemanya
Pada proses steam reforming terdapat dua proses utama yakni
reforming yang terjadi pada temperatur tinggi menggunakan katalisator.Dan
reaksi kedua adalah shift reaction untuk mengontrol kuantitas produk.Kemudian
ada proses penghilangan CO2 dan pemurnian hidrogen.Persamaan reaksi
dan tahap steam reforming adalah sebagai berikut
Kebutuhan panas proses steam reforming dipasok dengan
membakar bahan bakar fossil.Efisiensi termal dari proses ini adalah 85% dan
tertinggi dibanding proses lainnya.Ide memanfaatkan panas nuklir sebagai sumber
panas menggantikan bahan bakar fossil dinilai tepat karena dapat berdampak
langsung dengan pengurangan laju emisi gas rumah kaca.
Keuntungan proses steam reforming adalah proses ini sudah
sangat maju dan sangat komersial karena terbukti menghasilkan 85% kebutuhan
hidrogen dunia.Efisiensi termalnya pun bagus yakni sebesar 85% serta biaya
produksinya pun murah.Namun proses ini menghasilkan hidrogen dengan kadar yang
lebih rendah dibandingkan dengan proses termokimia iodine-sulfurSehingga proses
pemurnian gas hidrogen melalui proses steam reforming memerlukan biaya
tersendiri kemudian bahan bakunya yang tak terbarukan karena kelimpahannya
terbatas sebagai kelemahannya.
C.
Proses Elektrolisis
Elektrolisis adalah suatu proses
penguraian molekul air (H2O) menjadi hydrogen
(H2)
dan oksigen
(O2) dengan energi pemicu reaksi berupa energi listrik. Proses ini dapat berlangsung ketika 2 buah elektroda ditempatkan
dalam air dan arus searah dilewatkan diantara 2 elektroda tersebut.Hidrogen
terbentuk pada katoda, sementara oksigen pada anoda.Selama ini elektrolisis
dikenal sebagai produksi hidrogen dari air yang paling efektif dengan tingkat
kemurnian tinggi,tapi terbatas untuk skala kecil.Reaksi yang terjadi adalah
sebagai berikut
Katoda 2H2O + 2e− → H2 + 2OH −
Anoda 2OH − → 2 O2 + H2O + 2e−
Besarnya energy bebas standar, entalpi,dan entropy
masing-masing adalahΔG = 1,23 V, ΔH = 285,85
kJ/mol, danΔS = 70,08 J/kmol.Energi bebas sebesar 1,23 V merupakan
Tegangan bolak balik yang menyatakan tegangan minimal yang diperlukan untuk
dapat Berlangsungnya reaksi. Total energi (ΔH) yang diperlukan agar
reaksi dapat berlangsung dapat Dipasok dengan energy listrik, energy panas,
atau gabungan keduanya. Menurut termodinamika, ΔH bisa diperoleh dengan
rumusΔG = ΔH -TΔS, dan karena ΔS positif maka kerja yang Diperlukan
dari energy listrik (ΔG) dapat diturunkan dengan mengoperasikan proses
pada suhu yang lebih tinggi. Efisiensi termal proses elektrolisis biasanya
sekitar 75%, tapi karena efisiensi termal konversi panas kelistrik sangat
rendah,sehingga total efisiensi proses ini menjadi sangat rendah hanya sekitar
25%. Maksimum efisiensi termal yang dimungkinkan adalah 45% jika digunakan
sistem dengan efisiensi sel yang tinggi (90%) dan sumber listrik energy nuklir
suhu tinggi yang memanfaatkan turbin gas sebagai perangkat konversi
listrik.Dengan tingkat efisiensi termal produksi listrik 50%,maksimum efisiensi
termal proses elektrolisis dengan energy nuklir adalah 45%
Kerugian utama pada proses
elektrolisis adalah karena efisiensi termalnya yang rendah,
Karena sangat rendahnya konversi listrikyang menjadi pemicu terjadinya reaksi elektrolisis.
Jika listrik bisa dihasilkan dengan reactor nuklir suhu tinggi yang efisiensi
termalnya lebihtinggi, efisiensi termal proses dapat ditingkatkan. Disamping
itu, jika listrik dapat diperoleh dengan harga murah, proses elektrolisis juga
akan cukup ekonomis. Skema kerja sama antara operator pembangkit listrik dan
pabrik elektrolisis dapat menurunkan biaya produksi hydrogen dengan
memanfaatkan listrik pada kondisi peak off untuk mengoperasikan pabrik
hidrogen. Energi nuklir yang dimanfaatkan olehproses elektrolisis dalam bentuk
listrik, sehingga lokasi pabrik tidak harus berdekatan dengan PLTN, dan hal ini
tidak terlalu terkendala dengan permasalahan keselamatan nuklir. Selain itu,
air sebagai bahan baku merupakan sumber terbarukan yang relative melimpah,
sehingga proses elektrolisis lebih ramah lingkungan. Meskipun proses
elektrolisis telahdigunakan secaraluas,
tapi pemanfaatanya masih terbatas untuk kapasitas kecil, mengingat efisiensi
termalnya yang sangat rendah. Meskipun begitu sejumlah litbang telah berhasil
meningkatkan efisiensi termal proses elektrolisis. Sel elektrolisis yang
bekerja pada suhu dan tekanan tinggi, mampu memisahkan hydrogen dan oksigen
dengan tingkat efisiensi sampai 90%.Kombinasi sel elektrolisis efisiensi
tinggi, dengan PLTN generasi maju yang efisiensinya juga tinggi, ditambah
pemanfaatan listrik pada kondisi peak off akan member dampak keuntungan
ekonomi yang cukup signifikan
Kesimpulan
Berdasarkan pembahasan perbandingan proses
produksi hydrogen dapat disimpulkan hal
berikut :
1. Proses termokimia menguntungkan karena ketersediaan bahan
bakunya air yang sangat melimpah,ramah lingkungan dan terdistribusi merata
secara geografis.Namun yang perlu diperhatikan adalah pemilihan material alat
dan juga proses ini masih dalam tahap litbang dan belum dikomersilkan.
2.
Efisiensi
termal proses steam reforming lebih tinggi dibanding yang lain sehingga saat
ini pasokan hidrogen 85% berasal dari proses ini.Namun pada steam reforming
bahan bakunya berasal dari alam yang tak terbarukan.
3.
Proses
elektrolisis menguntungkan karena ketersediaan bahan bakunya yang melimpah
yakni air namun disayangkan efisiensi termalnya rendah karena memerlukan energi
listrik.
4. Panas dari nuklir dapat dimanfaatkan dalam ketiga proses
produksi hidrogen tersebut sehingga lebih hemat dan efisien sehingga kedepannya
diharapkan dalam industri nuklir tidak hanya menghasilkan listrik melainkan
hidrogen juga.
Daftar Pustaka
Djati H Salimy,Ida N Finahari.2008.Perbandingan
produksi hidrogen dengan energi nuklir proses elektrolisis dan steam reforming.Jakarta:BATAN
Djati H Salimy,Ida N Finahari.2008.Perbandingan
produksi hidrogen dengan energi nuklir proses termokimia siklus iodine-sulfur
dan steam reforming gas alam.Jakarta:BATAN
Review Pembuatan Gas Hidrogen
Taufiq Siahaan
(1112096000052)
Mahasiswa
Kimia Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas
Syarif Hidayatullah Jakarta
2013
ABSTRAK
Artikel ini menggambarkan bahwa
teknologi energy terbarukan (gas hidrogen) pengganti bahan bakar fosil terus berkembang.Perlahan
namun pasti gas hydrogen ini merupakan energi yang akan digunakan dimasa depan sebagai
bahan bakar pengganti bahan bakar fosil. Banyak cara untuk menghasilkan gas
hidorgen sebagai pengganti bahan bakar fosil. Proses steam reforming dalam menghasilkan
gas hydrogen ternyata menghasilkan gas CO2 yang cukup besar, tetapi
proses gasifikasi menggunakan batu bara ternyata menghasilkan 2 kali lipat gas
CO2 di udara sedangkan pembuatan gas hydrogen menggunakan eletrolisa
air tidak menghasilkan emisi gas CO2 namun membutuhkan energy yang
sangat besar untuk membuat gas hydrogen menggunakan cara ini.
ABSTRACT
This article illustrates that renewable energy
technologies (hydrogen gas) replacement of fossil fuels continues to grow.
Slowly but surely this hydrogen gas is the energy that will be used in the
future as a fuel substitute for fossil fuels. Many ways to generate hidorgen
gas instead of fossil fuels. Steam reforming process to produce hydrogen gas
turns produces considerable CO2 gas, but relies on coal gasification process
turned out to produce a 2-fold CO2 in the air while making hydrogen gas using
water eletrolisa not produce CO2 emissions but requires enormous energy to make
gas hydrogen using this method.
I.
PENDAHULUAN
Energi mempunyai
peranan yang sangat penting dalam berbagai kegiatan ekonomi dan kehidupan masyarakat.Untuk
mengantisipasi kenaikan harga BBM dalam hal ini minyak tanah diperlukan bahan bakar
alternatif yang murah dan mudah didapat. Fuel cell atau sel bahan
bakar adalah sebuah alat elektro kimia yang mirip dengan baterai. Perbedaannya dengan
baterai terletak pada jenis reaktan dan elektrodanya. Pada fuel cell, digunakan
reaktan berupa hidrogen (sisianoda) danoksigen (sisikatoda). Operasi jangka panjang
dapat dilakukan secara terus menerus selama aliran masuk reaktan dipertahankan.
Selain itu, elektroda sel bahan bakar bersifat katalitik dan relative stabil,
biasanya menggunakan bahan platina.
Sel bahan bakar sering
kali dianggap sangat menarik dalam aplikasi modern karena efisiensinya tinggi dan
bebas-emisi, berlawanan dengan bahan bakar umum seperti metana atau gas alam
yang menghasilkan karbon dioksida.Satu-satunya produk dari fuel cell
yang beroperasi menggunakan hydrogen murni adalah uap air.
Hidrogen adalah unsur
paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsure alamsemesta.
Kebanyakan bintang dibentuk oleh hydrogen dalam keadaan plasma .Senyawa
hydrogen relative langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya
dihasilkan secara industry dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen
juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara
komersial lebih mahal dari pada produksi hydrogen dari gas alam. Gas hydrogen sangat
mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di
udara bebas. Entalpi
pembakaran hydrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) +
O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan,
hydrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur
560°C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat
dengan mata telanjang.
Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya
kebocoran hydrogen secara visual.Kasus meledaknya pesawat Hindenburg adalah salah satu contoh terkenal dari pembakaran
hidrogen. Karakteristik lainnya dari api hydrogen adalah nyala api cenderung menghilang
dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hydrogen lebih ringan
dari ledakan hidrokarbon.
II.
HASIL dan PEMBAHASAN
Ada
beberapa metode pembuatan gas hidrogen yang telah kit kenal. Namun semua metode
pembuatan tersebut prinsipnya sama, yaitu memisahkan hydrogen dari unsur lain
dalam senyawanya.
1.
Steam
Reforming
Dalam proses ini, gas alam seperti metana, propane
atau etana direaksikan dengan steam (uap air) pada suhu tinggi (700-1000oC)
dengan bantuan katalis,untuk Menghasilkan hidrogen, karbon dioksida(CO2)
dan karbonmonoksida (CO).
Sebuah reaksi samping juga terjadi antara karbon monoksida dengan steam, yang
menghasilkan hydrogen dan karbon dioksida.Persamaan reaksi yang terjadi pada
proses ini adalah:
CH4 +
H2O --> CO + 3H2
CO + H2O
--> CO2 + H2
Gas hidrogen
yang dihasilkan kemudian dimurnikan, dengan memisahkan karbon dioksida dengan cara
penyerapan.
Saatini, steam
reforming banyak digunakan untuk memproduksi gas hydrogen secara komersil di
berbagai sector industri, diantaranya industry pupuk dan hidrogen peroksida
(H2O2). Akan tetapi metode produksi seperti ini sangat tergantung
dari ketersediaan gas alam yang terbatas, serta menghasilkan gas CO2,
sebagai gas efek rumah kaca
2. GasifikasiBiomassa
Metode yang
kedua adalah gasifikasi biomasa atau bahan alamseperti jerami, limbah padat rumah
tangga atau kotoran.Di dalam prosesnya, bahan-bahan tadi dipanaskan pada suhu tinggi
dalam sebuah reaktor. Proses pemanasan ini mengakibatkan ikatan molekul dalam senyawa
yang ada menjadi terpecah dan menghasilkan campuran gas yang terdiri dari hidrogen,
karbon monoksida dan metana.
Selanjutnyadengancara
yang samasepertipada steam reforming, metana yang dihasilkandiubahmenjadi gas
hidrogen.
Gasifikasi biomasa
atau bahan organic memiliki beberapa keunggulan, antara lain menghasilkan lebih
sedikit karbon dioksida, sumber bahan baku yang berlimpah dan terbarukan, bisa diproduksi
di hampir seluruh tempat di dunia serta biay aproduksi yang lebih murah.
3.
Gasifikasi Batu Bara
Gasifikasi batu bara
merupakan metode pembuatan gas hydrogen tertua. Biaya produksinya hampir dua
kali lipat dibandingkan dengan metode steam reforming gas alam. Selain itu,
caraini pula menghasilkan emisi gas buang yang lebih signifikan. Karena selain
CO2 juga dihasilkan senyawa sulfur dan karbon monoksida.
Melalui cara ini,
batu bara pertama-tama dipanaskan pada suhu tinggi dalam sebuah reactor untuk mengubahnya
menjadi fasa gas. Selanjutnya, batu bara direaksikan dengan steam dan oksigen,
yang kemudian menghasilkan gas hidrogen, karbon monoksida dan karbon dioksida.
4. Elektrolisa
Air (H2O)
Elektrolisa air
memanfaatkan arus listrik untuk menguraikan air menjadi unsur-unsur pembentuknya,
yaitu H2 dan O2. Gas hydrogen muncul di kutub negative atau
katoda dan oksigen berkumpul di kutub positif atau anoda.
Hidrogen yang
dihasilkan dari proses electrolisa air berpotensi menghasilkan zero emission,
apabila listrik yang digunakan dihasilkan dari generator listrik bebas polusi seperti
energy angin atau panas matahari. Namun demikian dari sisi konsumsi energi,
cara ini memerlukan energy listrik yang cukup besar.
III.
KESIMPULAN
Tiap-tiap metode
memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing. Tetapi secara umum parameter
yang dapat dipertimbangkan dalam memilih metode pembuatan H2 adalah biaya,
emisi yang dihasilkan, kelayakan secara ekonomi, skala produksi dan bahan baku.
|
Metode Pembuatan Hidrogen
|
Deskripsi
|
Kelebihan
|
Kekurangan
|
|
Steam
Reforming
|
CH4
+ H2O –> CO + 3H
CO + H2O
–> CO2 + H2
Gas alam
direaksikan dengan steam (T=700-1000oC) dan katalis.
Pemurnian
H2: Penyerapan
|
-
Teknologinya sudah sering digunakan di berbagai industry pupuk dan H2O2
|
- Tergantung
ketersediaan gas alam
- Emisi
CO2
|
|
Gasifikasi
Biomasa
|
Bahan
biomassa (jerami, limbah padat rumah tangga, kotoran) dipanaskan dalam
reaktor, mengasilkan campuran gas H2, CO, CH4.
Selanjutnya, proses sama seperti steam reforming.
|
- Emisi
CO2 lebih sedikit
- Bahan
baku berlimpah dan terbarukan
- Bisa
diproduksi di seluruh tempat di dunia
- Biaya
murah
|
|
|
Gasifikasi
Batu Bara
|
Batu
bara dipanaskan dalam reakto rmenjadi gas. Direaksikan dengan steam dan O2
menjadi H2, CO, CO2
|
- Merupakan
metode tertua
|
- Biaya
produksi mahal (2 kali steam reforming dari gas alam)
- Emisi
lebih bahaya: CO2, CO, dan sulfur
|
|
Elektrolisa
Air
|
Memanfaatkan
arus listrik untuk menguraikan air menjadi H2 (di katoda) dan O2
(di anoda)
|
- Zero
emission (bila listriknya dihasilkan dari generator listrik bebas polusi)
|
- Memerlukan
energy listrik cukup besar
|
IV.
DAFTAR
PUSTAKA
www.wikipedia.com
Tidak ada komentar:
Posting Komentar