Kamis, 19 Desember 2013

REVIEW JURNAL "PEMBUATAN GAS HIDROGEN DARI ALKOHOL ELEKTROLYSER, GASIFIKASI BIOMASSA DAN PROSES ELEKTROLISIS AIR"

Review Pembuatan Gas Hidrogen dari Alkohol Elektrolyser, Gasifikasi Biomassa dan Proses Elektrolisis Air
Naufal Najmuddin (1112096000056)
 Kimia Fakultas Sains dan Teknologi
Universitas Syarif Hidayatullah
ABSTRAK
 Pada penelitian ini dilakukan proses elektrolisis dengan variasi tegangan dan variasi kadar salinitas. Elektrolit yang digunakan adalah NaCl (natrium chlorida) dengan variasi tegangan (2,1V;6V;12V) dan variasi kadar salinitas (0,5‰;15‰;35‰). Elektroda yang digunakan adalah platina sebagai anoda dan stainless steel sebagai katoda akan dialiri arus bermuatan positif pada anoda dan bermuatan negatif pada katoda. Elektrolisis metanol yang menggunakan Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) merupakan proses reverse-fuel cell yang menghasilkan hidrogen sebagai bahan bakar. Salah satu komponen paling penting yang mendukung efisiensi sel bahan bakar adalah elektrokatalis.Katalis digunakan untuk mempercepat reaksi hidrogen dan oksigen. Dalam proses pembuatan elektrokatalis, luas area katalis harus besar sedangkan ukuran partikel harus berukuran nano. Selama ini untuk katalis pada pembuatan MEA, Pt/C ditambahkan dengan Nafion solution.

           
PENDAHULUAN
Sintesis gas yang dihasilkan dari gasifikasi biomassa mengandung hidrogen (H2), karbon monoksida (CO), karbon dioksida (CO2), air (H2O), nitrogen (N2), metana (CH4), dan melacak sejumlah hidrokarbon lainnya. Proporsi relatif dari masing-masing komponen dalam syngas tergantung pada kondisi operasi gasifikasi, yaitu temperatur, tekanan, jenis biomassa, dll, dan di antara mereka, agen gasifikasi disebutkan dalam literatur sebagai yang paling berpengaruh [5]. Teknologi gasifikasi biomassa yang berbeda termasuk yang menggunakan udara., uap atau campuran uap-O2 merupakan bahan paling utama dalam proses gasifikasi biomassa. Dalam penelitian ini kinerja katalis komersial WGS Fe-Cr dilakukan dalam kondisi gasifikasi oksigen bertekanan akan dikaji dan kesesuaiannya untuk dimasukkan dalam reaktor membran paladium juga dibahas. Pengaruh parameter operasi terhadap konversi CO dan produksi hidrogen dievaluasi. Perhatian khusus diberikan untuk aktivitas katalis terhadap suhu karena sensitivitasnya yang sudah sangat diketahui tentang membran Pd pada suhu di bawah 300 °C [26]. Pengaruh rasio uap terhadap CO, komposisi gas feed dan kecepatan ruang pada aktivitas dan selektivitas katalis untuk reaksi WGS juga dikaji untuk mengoptimalkan produksi H2 saat menggunakan reaktor membran WGS.


HASIL dan PEMBAHASAN
Pembuatan gas hydrogen dari Alkohol Elektrolyser
            Dalam penelitian ini, metode yang digunakan untuk pembuatan nano katalis adalah metode Polyol. Hasilnya pun berupa endapan yang dikeringkan dengan filtrasi menggunakan crussible glass. Karakteristik nanokatalis yang dihasilkan dilakukan dengan pengamatan SEM dan TEM untuk mengetahui struktur morfologi katalis. Untuk produksi katalis dilakukan dengan tahapan yang telahh didapat dan dioptimalkanproses produksinya dan kemudian dilakukan dengan jumlah yang banyak dan kecepatan pembuatan telah dipersingkat. Diketahui bahwa reaktifitas katalis sintesa lebih dari katalis komersial pada kondisi dibawah oksigen, didapat bawa Pt pada permukaan area karbon setelah ditempeli Nafion atau polielektrolit dapat bekerja dengan baik melebihi komersial.
            Pembuatan prototype portable elektrolisa methanol/etanol yang menggunakan metode drier dan umpan balik produk samping yang berupa CO2 pada tangki bahan bakar, serta komponen eletroniknya akan segera disempurnakan. Desain elekroliser telah ditentukan dengan mengacu pada konsep elektroliser yang menggunakan tekanan tinggi pada inlet masuk sehingga mendapatkan tekanan yang lebi tinggi pada inlet yang keluar.
Pembuatan gas hydrogen dari Gasifikasi Biomassa
Aliran gas yang diberikan ke sistem WGS biasanya berasal dari langkah proses sebelumnya dan terdiri dari senyawa yang berbeda tergantung pada proses yang dipertimbangkan. Serangkaian tes pertama dilakukan untuk mempelajari kesesuaian katalis untuk komposisi gas umpan diharapkan pada inlet reaktor WGS di plant Varnamo. Komposisi khas dalam gasifikasi biomassa terdiri dari campuran H2, CO, CO2, CH4 dan adanya masing-masing relatif sangat tergantung pada kondisi operasi proses. Dalam penelitian ini secara industri digunakan aliran hidrogen (kandungan hidrogen lebih tinggi dari 70% v/v) dan dengan kadar karbon monoksida lebih rendah daripada yang berasal dari gasifikasi biomassa oksigen, di mana kandungan CO berkisar dari 40% sampai 60 % v/v dan kandungan H2 berkisar dari 35% hingga 45% v/v. Mengenai penerapan reaktor WGS konvensional untuk gasifikasi biomassa sebagian besar pekerjaan yang dilaporkan dalam literatur mengacu pada campuran gas umpan dengan kandungan karbon monoksida sekitar 30% v/v basis kering. Sebagai contoh, Abdulhamid et al. [29] mengatakan aktivitas katalitik Fe-Cr komersial yang berbasis katalis WGS untuk campuran yang terdiri dari 21,5% CO, 21,9% CO3, 23,4% H2 dan 33,2% H2O. Effendi et al. [11] telah mengevaluasi pengaruh parameter operasi terhadap kinerja Fe-Cr berbasis katalis konversi pergeseran CO temperatur tinggi menggunakan campuran gas umpan gas yang terdiri dari 60% H2, 29% CO, 11% CO2 basis kering. Zhang et al. [5] mempelajari kinerja katalis WGS HT dan LT untuk komposisi gas khusus yang berasal dari reaktor tar dalam proses gasifikasi biomassa yang terdiri dari campuran 17-21% H2, 6-13% CO, 17-21% CO2, 3,5% CH, dan kurang dari 0,6% C2H4 tergantung rasio uap/gas. Meskipun kandungan CO yang tinggi dalam gas umpan, katalis telah menunjukkan aktivitas WGS yang tinggi dalam hal konversi CO baik untuk campuran biner dan untuk komposisi syngas yang lebih realistis (M1). Konversi CO maksimum, lebih tinggi dari 93%, diperoleh pada 380 C untuk kedua campuran gas (lihat Gambar 2). Berdasarkan hasil tersebut, komposisi gas umpan tampaknya telah mengurangi pengaruh atas konversi CO maksimum. Namun, ketika melihat pada peningkatan kadar hidrogen dalam gas keluar jumlah hidrogen dalam gas umpan tampaknya memainkan peran penting. Bahkan, korelasi bisa dibangun antara peningkatan kadar hidrogen dalam gas keluar dan kandungan H2 dalam gas umpan pada masing-masing suhu.
Pembuatan gas hydrogen dari proses eletrolisis air
Penelitian dilakukan selama 180 menit menggunakan elektroda stainless steel pada katoda.  Pengamatan yang diperoleh pada produksi gas adalah elektroda positif (anoda) terbentuk gas oksigen  (O2), hal ini terjadi dikarenakan berdasarkan Tabel 2.1 (Potensial Reduksi) menyatakan bahwa air  lebih mudah dioksidasi daripada Cl2 (E0  = -1,36V) karena Eo  dari kedua reaksi menyatakan O2 (E0  = - 1,23V) mendekati nilai positif sehingga lebih mudah teroksidasi (Sunarya, 2007). Pada elektroda  negatif (katoda) terbentuk gas hidrogen (H2), hal ini terjadi berdasarkan Tabel 2.4 (Potensial Reduksi) \ menyatakan bahwa air lebih mudah direduksi daripada ion Na (E0  = -2,71V) karena Eo  dari kedua  reaksi menyatakan H2 (E0  = -0,83V) mendekati nilai negatif sehingga lebih mudah tereduksi (Sunarya,  2007) dan terjadi pembentukan gas hidrogen (H2) pada katoda.  Langkah akhir dari penelitian dilakukan pengamatan pH dan salinitas pada masing-masing  elektroda. pH didapatkan dari masing-masing elektroda antara lain asam pada anoda dan basa pada  katoda. Ion yang menyebabkan menyebabkan sifat asam itu adalah proton (H+ ) sedangkan ion  hidroksida (OH- ) menyebabkan sifat basa. Pada penelitian ini didapatkan bahwa pH pada anoda yang  bersifat asam disebabkan karena terjadi persaingan dengan OH- sehingga ion Cl- bereaksi dengan air  sedangkan katoda bersifat basa karena ion Na+ mengalami persaingan dengan ion H+ sehingga ion Na+  bereaksi dengan OH-  yang mengalami oksidasi membentuk natrium hidroksida (NaOH). Penelitian ini  juga mengamati salinitas kondisi sebelum dan sesudah proses elektrolisis, terjadi perbedaan antara  sebelum dan sesudah. Kondisi sesudah proses elektrolisis, salinitas pada anoda lebih besar daripada  salinitas pada katoda. Hal ini terjadi dikarenakan muatan positif yang mengalir pada permukaan anoda  telah menarik ion klor selama proses elektrolisis. Berdasarkan hasil penelitian salinitas optimum dalam produksi gas hidrogen adalah 35‰. Hal  ini disebabkan karena terjadi proses pertukaran ion-ion dalam larutan yang memiliki kekuatan besar  untuk menarik ion muatan yang berlawanan sehingga semakin banyak produksi gas hidrogen yang  diperoleh. Pada akhir penelitian, salinitas pada anoda memiliki nilai lebih besar dibandingkan katoda  karena terjadi gaya tarik menarik ion klor menuju anoda karena ion klor merupakan ion negative berlawanan dengan kutub positif (Brady, 1999).

KESIMPULAN
            Penelitian mengenai Produksi Gas Hidrogen Melalui Elektrolisis sebagai sumber energi dengan  elektrolit NaCl dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Proses elektrolisis dapat dilakukan untuk produksi gas hidrogen (H2) didapatkan hasil optimum  yaitu sebesar 98mL dalam waktu 3jam (180menit).
b. Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi tegangan sebesar  12 volt.
c. Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi salinitas sebesar
35‰
Katalis yang dipelajari dalam penelitian ini terbukti cocok untuk disertakan dalam reaktor membran Pd. Hasil penelitian menunjukkan bahwa untuk suatu rasio uap terhadap CO = 1, performa selektif untuk reaksi pergeseran suhu tinggi telah diperoleh pada kecepatan ruang 10.000 h-1 dan temperatur 410 C.
DAFTAR PUSTAKA
-          Maniatis K. Progress in biomass gasification: an overview. General Directorate of Energy and Transport. European Commission. Brussels
-          Meng N, Dennis YC, Leung MKH, Leung K, Sumathy. An overview of hydrogen production from biomass. Fuel Process Tech 2006;87:461–72.
-          Http://www.scribd.com

-          Http://www.wikipedia.com

0 komentar:

Posting Komentar