HIDROGEN [PDF]

Citation preview

TUGAS IPA Teknologi Ramah Lingkungan Bahan Bakar Hidrogen Yang Ramah Lingkungan



Nama : Aryanti IX-6



SMPN 2 CIBUNGBULANG 2019-2020



Bahan Bakar Hidrogen Yang Ramah Lingkungan Dari sekian banyak energi terbarukan, BBH atau bahan bakar hidrogen merupakan energi yang ramah lingkungan. Produk hasil pembakarannya hanya air sehingga tidak menjadi polusi. BBH telah digunakan sebagai bahan bakar roket. Dengan hidrogen yang relatif sedikit direaksikan dengan oksigen menghasilkan energi yang dapat mengantarkan roket keluar angkasa. Prinsip ini telah menjadi pemikiran eropa untuk mencanangkan BBH sebagai sumber energi nasional, seperti Swedia dan Inggris. Indonesia yang memiliki sumber hidrogen berlimpah dapat dieksplorasi menjadi energi sehingga pencanangan BBH sebagai sumber energi nasional sangat cocok diterapkan. Apa Itu BBH?



BBH atau bahan bakar hidrogen atau fuel cell adalah sumber energi masa depan bersifat ecoenergy dengan proses pembakaran yang hanya menghasilkan air dan energi (listrik dan panas). BBH berbeda dengan kerja aki. Jika aki menghabiskan zat dari dalam untuk bekerja, sel bahan bakar memanfaatkan zat dari luar, seperti hidrogen dan oksigen, dan terus bekerja tanpa henti selama sumber bahan bakar tersedia 3). Hidrogen dihasilkan melalui proses tertentu dan disimpan, sedangkan oksigen berasal dari atmosfer. Hidrogen yang disimpan akan dicampur dengan oksigen dari atmosfer dan terjadi reaksi kimia. Reaksi ini merupakan pereaksian pembentukan air yang membebaskan energi. Energi tersebut dikonversi menjadi listrik hingga mendekati 100% dan sisanya adalah panas. Mengapa Harus BBH?



Energi dapat dihasil dari berbagai cara, antara lain pembakaran, reaksi inti, dan mekanik. Reaksi inti digunakan dalam nuklir. Mekanik merupakan energi gerak secara fisika. Sedangkan pembakaran menggunakan oksigen sebagai reaktan untuk melepaskan ikatan kimia sehingga menghasilkan energi. Menghasilkan energi dari BBH termasuk dalam proses pembakaran. Pembakaran BBH dapat diformulasikan : 2H2 + O2         2H2O + Energi Pembakaran hidrogen tersebut terjadi secara eksotermik. Hidrogen tergolong molekul yang sangat reaktif sehingga pembakaran dapat berlangsung dengan mudah. Reaksi menghasilkan dua molekul air yang terdiri dari sepasang ikatan O—H. Energi total yang dihasilkan reaksi pembakaran hidrogen ini adalah 482 kJ, energi yang cukup besar untuk membuat suatu ledakan. Bandingkan dengan reaksi pembakaran gas alam (metana), minyak (minyak bumi), dan biomassa dengan pembakaran hidrogen. Formulasi pembakaran metana, minyak, biomassa secara berurutan: CH4 + 2O2                CO2 + 2H2O 2(-CH2-) + 3O2           2CO2 + 2H2O C2H5OH + 3O2          2CO2 + 3H2O Pembakaran metana menghasilkan energi sebesar 810 kJ, minyak sebesar 1220 kJ, dan biomassa 1257 kJ. Secara analisa dapat dilihat dari tiap mol oksigen yang dibutuhkan masing-masing bahan bakar dalam pembakaran. Metana membutuhkan 2 mol oksigen untuk menghasilkan energi sebesar 810 kJ. Hal ini berarti pembakaran metana tiap mol oksigen adalah 405 kJ. Pembakaran minyak tiap mol oksigennya menghasilkan energi sebesar 407 kJ. Pembakaran biomassa menghasilkan 419 kJ per mol oksigen. Bandingkan dengan energi yang dihasilkan pembakaran hidrogen sebesar 482 kJ per mol oksigen 4). Kebutuhan oksigen dalam pembakaran lebih efisien hidrogen dan menghasilkan pembakaran sempurna. Sumber Hidrogen Hidrogen adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana 5).



Hidrogen merupakan molekul yang sangat reaktif. Keberadaan hidrogen dibumi lebih banyak membentuk senyawa dengan unsur lainnya. Contohnya metana (CH4), air (H2O), dan sebagainya. Hidrogen secara industri dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar fosil. Namun, hasil dari pembakaran bahan bakar mencemari lingkungan. Metana menjadi reaktan dengan proses steam reforming menghasilkan CO2, CO, H2S, hidrogen, dan energi. Karbon monoksida inilah yang menjadi limbah sehingga perlu handling yang baik. Produksi hidrogen dapat dijadikan sebagai bahan bakar, bahan baku proses industri kimia, dan sumber energi listrik Fuel Cell. Namun untuk mendapat hidrogen tersebut dengan cara yang tergolong sulit dan mahal, antara lain dengan cara produksi hidrokarbon, gasifikasi, biomassa, biologis, dan hidrokarbon 6). Hal ini menjadi permasalahan penerapan BBH karena harga hidrogen mahal. Ilmuwan saat ini sedang meneliti dan mencari cara menghasilkan hidrogen yang efektif dan efisien sehingga layak untuk dipasarkan secara massal. Beberapa ilmuwan yang meneliti menghasilkan hidrogen efektif dan efisien tersebut adalah Koda, Kanarev, Mizuno, dan lain-lain. Pemikiran Koda, selain pemecahan ikatan atom antara hidrogen dan oksigen dalam air menggunakan arus listrik, dapat ditambahkan juga penggunaan teknik vibrasi ultrasonik disertai dengan gelombang radio untuk menaikkan efisien. Kristal piezoelektrik dilekatkan di dasar kuba logam yang diletakkan pada bahan fleksibel (karet). Jika kristal distimulasi oleh arus listrik dengan frekuensi resonansi sekitar 42,7 kHz, maka kristal akan bergetar dan kubah logam ikut bergetar sehingga terjadi resonansi pada air dan terdisosiasi menjadi gas hidrogen dan oksigen. Kanarev (peneliti asal Kuba) dan Mizuno (peneliti asal Jepang) meneliti elektrolisis plasma untuk mendapat hidrogen. 7) FT UI juga sedang meneliti elektrolisis plasma non thermal pada air untuk menghasilkan hidrogen. Sir William Robert Grove (peneliti asal Inggris) Fuel cell yang dibuatnya terdiri atas elektrolit asam, keping platina serta tabung gas oksigen dan hidrogen, dan menggunakan prinsip reaksi balik terbentuknya air, di mana hidrogen dan oksigen akan bereaksi dalam larutan asam dan menghasilkan air dan listrik dengan arus sebesar 12 ampere dan tegangan 1,8 volt 8). Masih banyak peneliti yang berusaha mencari cara menghasilkan hidrogen yang efektif dan efisien.