Penyimpanan “Fase Padat” Hidrogen

Weeewdih… Mulai kambuh lagi nih. Belum minum obat.. (Judulnya itu bo’ kagak nahan beratnya) Huahaha…

Pagi ini hujan mengguyur Jakarta dan sekitarnya, yang pasti jadi becek gak ada ojek. Dan memang benar, hal yg saya takutkan adalah tidak ada ojek, karena kadang ojek di depan kantor saya itu tidak punya jas hujan, kalau sedang hujan langsung deh buyar. Tapi, untungnya tadi mulai agak reda saat di kendaraan umum. Pagi2 sudah hujan berasa sial banget, kenapa karena kita uda dandan bagus2, eeh pas jalan kaki naik angkot kena cipratan air mobil. Nyampe kantor uda acak kadut lagi.. Hehe..

Anyhow, anyway, kemarin dapat tugas membaca tentang penyimpanan hidrogen (Hydrogen Storage). Kebetulan berhubungan dengan yang akan saya kerjakan tahun ini. Awalnya sih boring ya baca jurnal gitu lhooo, bikin ngantuk gitu. Eh tapi setelah selesai jadi penasaran.

Hidrogen merupakan salah satu energi alternatif yang memiliki prospek di masa depan karena densitas energi yang besar dan ramah lingkungan. Selain itu, hidrohgen juga dapat dikonversi menjadi listrik melalui sistem fuel cell, dan salah satu aplikasinya yaitu pada (otomotif) mobil yang berbahan bakar hidrogen.  Namun, teknologi penyimpanan hidrogen yang sesuai sampai saat ini belum ditemukan. Kendala ini juga menjadi kendala BBG dalam hal penyimpanan. Selama ini penggunaan bahan bakar cair lebih mudah penanganannya, selain itu industri otomotif sudah merancang infrastruktur yang sesuai untuk bahan bakar cair. Sehingga saat kondisi minyak bumi semakin melejit dan hampir habis, memicu pengembangan bahan bakar alternatif yang berpotensi salah satunya hidrogen, namun penyimpanan dan infrastruktur baik di kendaraan dan filling system menjadi kendala.

Selama ini dikenal tiga metode penyimpanan hidrogen, yaitu pada kondisi cair, gas, dan padat. Propertis hidrogen pada kondisi ruangan berupa gas, sehingga bila disimpan harus dalam tangki bertekanan tinggi sekitar 300 ~ 700 bar. Namun, hydrogen yang disimpan sedikit dan sehingga membutuhkan ruangan yang lebih besar, walaupun dari segi keamanan sangat mungkin diaplikasikan. Sedangkan, dalam fase cair hidrogen dapat disimpan dengan teknologi tangki kryogenik 1, suhu dijaga pada -253 °C. Namun, hingga ini penyimpanan pada fase cair ini belumlah diaplikasikan skala besar, karena mahal. Walaupun demikian dengan sistem kryogenik ini hidrogen yang disimpan dapat dalam jumlah yang besar.

Sistem penyimpanan yang lebih menguntungkan yaitu teknologi penyimpanan hidrogen padat (solid-state hydrogen storage) dimana atom2 H disisipkan di dalam material utamanya. Metode ini berdasarkan pada hidrogen berupa gas dengan molekul tunggal yang atom H dapat disimpan dalam material tertentu. Jika menggunakan tabung bertekanan tinggi sangat tidak efisien, seberapa besar dan berat tangki yang disediakan untuk penyimpanan. Karena berat juga akan mempengaruhi kinerja otomotif, semakin berat kendaraan semakin boros bahan bakar. Sedangkan bila disimpan dalam fase cair pada -235 °C, sistem kroyogenik belum memadai.

Tabel 1. Propertis Hidrogen

Physical properties
Color colorless
Phase gas
Density (0 °C, 101.325 kPa)
0.08988 g/L
Liquid density atm.p. 0.07 (0.0763 solid)[5] g·cm−3
Liquid density atb.p. 0.07099 g·cm−3
Melting point -259.16 °C, 13.99 K, -434.49 °F
Boiling point 20.271 K, -252.879 °C, -423.182 °F
Triple point 13.8033 K, 7.041 kPa
Critical point 32.938 K, 1.2858 MPa
Heat of fusion (H2) 0.117 kJ·mol−1
Heat of vaporization (H2) 0.904 kJ·mol−1
Molar heat capacity (H2) 28.836 J·mol−1·K−1
Vapor pressure
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
at T (K) 15 20

Material Tangki Penyimpanan Hidrogen
Tangki ini dibuat dari logam dan tahan dengan tekanan hingga 300 bar, namun pada kenyataannya banyak negara yang menggunakannya hingga 200 bar. Tangki bertekanan tinggi yang lebih maju dibuat dari komposit serat karbon (carbon fiber reinforced composite). Tangki ini dapat bertekanan hingga 600 bar, dan juga karena komposit, tangki ini lebih ringan dibanding logam murni.

Tabel 2. Kapasitas penyimpanan hidrogen beberapa jenis media (Varin et.al., 2009)

Medium

Hydrogen content (wt%)

Volumteric density* (H atoms l-1) (x1019)

Energy density

MJ kg-1

MJ l-1

Gaseous H2 (150 atm) 100.00 0.5 141.90 1.02
Liquid H2 (-235 oC) 100.00 4.2 141.90 9.92
MgH2 7.65 6.7 9.92 14.32
VH2 2.10 11.4
Mg2NiH4 3.60 5.9 4.48 11.49
TiFeH1.95 1.95 5.5 2.47 13.56
LaNi5H6.7 1.5 7.6 1.94 12.77
ZrMn2H3.6 1.75 6.0
ZrMn2Fe0.3H3.4 1.38 4.8

Terlihat bahwa kapasitas hidrogen yang mampu disimpan dalam bentuk gas 150 atm dan cair -235°C lebih banyak dan densitas energinya lebih besar. Namun secara volumetrik, terutama dalam bentuk gas nilainya rendah.

Dan ini adalah tantangan ke masa depan yang telah disusun oleh DOE US. diambil dari Wiki.

Targets_for_On-Board_Hydrogen_StorageSelanjutnya berikut ini adalah material yang sekiranya sudah dilakukan pengujian sebagai media state solid hydrogen storage. Ini juga diambil dari wiki.

Metal_hydride_hydrogen.storage.graph

Gambar 1. Metal hydride hydrogen storage (wiki)

fittosize_600_0_fbb267ee136109f7eb9d40fbd735f0e6_solid_storage-potential-definitive_12-01-18Gambar 3. Potensi Solid State Hydrogen Storage (hzg.de)

Ini hanya cerita saja yang saya ambil dari membaca beberapa referensi. Semoga bermanfaat..

—-

Semangaat *One Day One Post!*

Saatnya kembali ke dunia nyata!

3 Comments

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s