Hidrogen
Hidrogen dianggap
sebagai alternatif bahan bakar untuk dua alasan:
1.
Hidrogen adalah unsur yang paling berlimpah di
bumi. Hidrogen terdiri lebih dari 75
persen dapat dihasilkan dari lingkungan. Namun, hidrogen di alam harus
kombinasi dengan unsur lainnya agar hidrogen dapat digunakan sebagai bahan
bakar harus sebagai hidrogen bebas (H 2).
2.
Salah satu sumber umum dari hidrogen adalah air,
yang merupakan 11,2 persen hidrogen berat.
Hidrogen juga dapat diproduksi dari biomassa. Biomassa pada dasarnya adalah materi tanaman,
sehingga sumber daya pertanian yang luas dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif.
Karakteristik Hidrogen
Sifat hidrogen secara
fisik dan kimia yang baik untuk bahan bakar.
Pada kondisi atmosfer normal, hidrogen adalah gas tidak berwarna dan
tidak berbau. Hal ini stabil dan
berdampingan tanpa bahaya dengan oksigen bebas sampai masukan energi drive
eksotermik (pelepas panas) reaksi yang membentuk air. Sel bahan bakar juga dapat menggunakan
hidrogen sebagai bahan bakar. Sebuah sel
bahan bakar adalah elektrokimia yang mengubah energi kimia yang terkandung
dalam molekul hidrogen menjadi energi listrik.
Hidrogen dapat bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan listrik dalam
sel bahan bakar.
Hidrogen adalah unsur
paling ringan terjadi di alam dan berisi sejumlah energi dalam ikatan kimianya. Karena kerapatan yang rendah, hidrogen cair
berat kurang dari minyak bumi .
Kepadatan gas hidrogen adalah 0,0899 gram per liter (g / l). (Udara adalah 1,4 kali lebih padat.) Hidrogen
cair mendidih pada -252,77 derajat Celsius, dan memiliki kerapatan 70,99 g /
l. Dengan sifat ini, hidrogen memiliki
rasio energi-to-weight tertinggi dari
semua bahan bakar:
·
1 kilogram (kg) hidrogen memiliki jumlah energi
yang sama seperti 2,1 kg gas alam atau 2,8 kg bensin.
·
Hidrogen terbakar di udara pada konsentrasi di
kisaran 4 sampai 75 persen menurut volume (metan pada konsentrasi 5,3-15 persen volume).
·
Suhu tertinggi pembakaran hidrogen adalah 2.318
derajat Celcius dan dicapai pada konsentrasi volume udara sebanyak 29 %persen.
Data ini memberikan
hidrogen kelebihan dan kekurangan.
Keuntungan utama adalah bahwa hidrogen sekitar 2,8 kali energi per satuan massa
sebagai bensin. Kerugiannya adalah
diperlukan empat kali volume dengan jumlah energi lain. Misalnya, tangki 15-galon bensin berisi 90
pon bensin, tangki 60-galon gas hidrogen akan berat hanya 34 pound. Hidrogen memiliki potensi untuk mengurangi
jumlah bahan bakar yang dikonsumsi, tetapi ukuran wadah penyimpanan akan
meningkat.
Penggunaan Energi
Hidrogen dan Ekstraksi
Ada dua cara untuk
mengekstrak energi yang terkandung dalam hidrogen: oleh pembakaran sederhana
itu ICE atau mesin turbin atau dengan mengubahnya menjadi listrik dalam sel
bahan bakar.
Daimler-Benz AG (sekarang DaimlerChrysler), BMW, dan Mazda
telah dikembangkan dan diuji ICE yang berbahan bakar hidrogen dan telah
menyimpulkan bahwa hidrogen dapat berhasil digunakan sebagai bahan bakar
kendaraan. Hidrogen juga dapat digunakan
untuk turbin gas daya pesawat. Pada tahun
1988, triple-jet bertenaga, dimodifikasi Tupolev-154 diterbangkan di Uni Soviet menggunakan
hidrogen cair sebagai bahan bakarnya.
Daimler-Benz Aerospace Airbus (DASA), bekerja sama dengan Rusia, mengembangkan
sebuah pesawat bertenaga hidrogen. Satu-satunya kelemahan adalah penyesuaian dalam bagian manufaktur dan
komponen akan diperlukan untuk menangani hidrogen cair. Kisaran suhu kriogenik adalah dari -150
derajat Celsius (-238 derajat Fahrenheit) untuk -273 derajat Celcius (-460
derajat Fahrenheit).
Beberapa jenis sel
bahan bakar sedang dikembangkan. sel bahan bakar hidrogen umumnya dianggap
sebagai sel bahan bakar yang paling menjanjikan untuk penggunaan otomotif. Sel bahan bakar ini memiliki suhu operasi
yang rendah dan jumlah daya yang dihasilkannya cukup tinggi untuk kendaraan. Beberapa percobaan sedang dilakukan di Jerman
menggunakan bahan bakar ini untuk bus.
Sel bahan bakar, ditambah dengan motor listrik drive, mampu bergerak 18-metrik-ton bus efisien dan handal.
Produksi Hidrogen
Tidak seperti bahan
bakar fosil yang dapat ditambang atau diekstrak, hidrogen harus
diproduksi. Hidrogen dapat diproduksi
dari berbagai bahan baku, termasuk minyak, batubara, gas alam, biomassa, dan
air.
Bahan baku utama
untuk hidrogen adalah gas alam, karena sangat efisiensi dan biaya produksi relatif rendah. Bahan baku lain yang digunakan untuk
menghasilkan hidrogen adalah batubara dan sisa pengolahan minyak mentah. Namun, setiap proses produksi hidrogen berbasis
bahan baku tidak mengurangi ketergantungan pada minyak asing.
Produksi hidrogen
dari biomassa meskipun menjanjikan masih dalam tahap penelitian dan fase
pembangunan. Pada dasarnya biomassa
mencakup semua zat organik, seperti tanaman, serpihan kayu (serbuk gergaji), jerami,
pupuk cair, dan limbah organik. Saat ini
tidak ada proses tersedia secara komersial untuk memproduksi hidrogen dari
biomassa, metode ini adalah dengan menggunakan proses suhu tinggi untuk
mengubah biomassa menjadi hidrogen dan karbon dioksida.
Elektrolisis dapat
digunakan untuk memisahkan air menjadi dasar hidrogen, konstituen dan oksigen. Pada elektrolisis, dan melewatkan melalui
air. Meskipun sumber daya dapat
digunakan untuk menghasilkan arus listrik, sumber tenaga air menawarkan harga
terendah untuk produksi hidrogen.
Penyimpanan Hidrogen
Hidrogen dapat
disimpan pada platform menggunakan berbagai teknologi. Pada suhu kamar, hidrogen adalah gas yang
dapat disimpan dalam tabung gas terkompresi mirip dengan yang digunakan pada
gas alam. Bahan bakar gas mengandung
energi relatif sedikit per satuan volume.
Hidrogen juga dapat disimpan dalam bentuk cair, tetapi menjadi cair
hanya pada suhu sangat rendah, tangki bahan bakar sehingga khusus diperlukan
untuk menjaga dingin hidrogen dan mencegah efek negatif.
Kompresi penyimpanan gas terbuat dari stainless steel yang
digunakan untuk menyimpan bahan bakar kapal gas alam bertenaga mobil. Silinder ini memiliki tingkat tekanan 20
megapascal (MPa), atau 2.900 per inci
persegi (psi). Tingkat tekanan yang
diinginkan untuk on-board storage
kisaran dari 20 sampai 30 MPa, atau 4.350 psi.
Sedang dikembangkan adalah tekanan tinggi terbuat dari plastik bahan struktural komposit
dengan liner baja atau aluminium, yang akan digunakan untuk hidrogen cair.
Penyimpanan hidrogen
cair lebih baik disimpan dalam keadaan cair daripada dalam gas. Tangki kecil dengan kapasitas 100 liter terdiri
dari beberapa lapisan aluminium foil 30 dipisahkan dengan foil plastik. Tangki yang lebih besar terdiri dari tiga
elips penampang tangki, masing-masing dengan kapasitas 190 liter. Tank-tank yang dibangun dengan 200 sampai 300
lapisan isolasi foil. Agar penguapan
hidrogen dapat d perkecil hingga 1 %.
Keselamatan
Keamanan sumber
energi selalu jadi yang utama. harus di
lakukan dengan benar untuk meminimalkan
risiko negatif. Meskipun hidrogen
memiliki karakteristik yang berbeda dari minyak bumi berbasis bahan bakar, itu
aman sangat aman seperti bensin, solar, atau minyak tanah jika di lakukan
sesuai petunjuk.
Hidrogen Ini tidak berwarna dan tidak berbau dengan nyala
hampir tak terlihat. Energi minimum yang diperlukan untuk menyalakan campuran
hidrogen adalah 0,02 millijoules, yang sama dengan energi dari muatan listrik statis
dari percikan api. Namun, uap minyak
bumi berbasis bahan bakar terbakar dengan mudah.
Koefisien difusi
hidrogen adalah 0,61 sentimeter kubik per detik (cm 3 / detik), yang berarti hidrogen yang bercampur dengan
udara lebih cepat daripada uap bensin.
Kepadatan rendah hidrogen uap dan koefisien difusi yang tinggi
menyebabkan meningkat dengan cepat.
Menggunakan hidrogen
dalam sistem propulsi sel bahan bakar dengan sel bahan bakar suhu rendah
benar-benar menghilangkan semua emisi dan polusi. Yang di hasilkan dari pembakaran hidrogen
hanya air.
Hidrogen memiliki
kepadatan energi yang lebih tinggi dari pada bahan bakar minyak bumi. Ini memberikan lebih banyak energi dari bensin, solar, atau
minyak tanah. Hidrogen sangat berlimpah,
sehingga menghilangkan ketergantungan pada sumber pasokan minyak bumi asing.
Penelitian dan pengembangan proyek telah menunjukkan bahwa menggunakan
hidrogen cair sebagai bahan bakar utama pengganti bahan bakar posil. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk
meningkatkan output daya dari ICE dan mesin gas turbin. Meskipun keterbatasan tersisa, hidrogen cair
menunjukkan janji banyak untuk masa depan.
Sumber :
http://www.almc.army.mil/alog/issues/MayJun00/MS492.htm
Tidak ada komentar:
Posting Komentar