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
0 komentar:
Posting Komentar