Hydrogen Fuel Power

Bumi tempat kita menetap semakin hari semakin tua, dan juga semakin hari semakin tercemar, terkontaminasi, dan energi nya semakin menipis. Dikutip dari http://bisniskeuangan.kompas.com bahwa, Cadangan minyak nasiolnal saat ini tinggal 3,7 miliar barel dan diperkirakan akan bertahan sekitar 10 tahun kedepan. Walaupun sebenarnya Indonesia masih memiliki cadangan minyak sebesar 43,7 miliar barel, tetapi dibutuhkan eksplorasi dan teknologi tinggi serta biaya yag sangat besar untuk mendapatkannya. 

Wahh kalau begini keadaannya, berarti kita harus mulai mencari energy alternatif pengganti minyak bumi untuk memenuhi kebutuhan energi kita sehari hari.

Hmmmm. Apakah para Scientist (sebutan untuk para pembaca blog ini)  sudah tahu kalau air (H₂O) dapat dijadikan sebagai energi alternatif ?

Sebenarnya… banyak yang dapat dijadikan alternatif pengganti minyak sebagai main energy, tai pada kesempatan ini saya akan lebih focus membahas penggunaan air yang pada dasarnya sangat akrab dengan kehidupan kita sehari hari yang dapat digunakan sebagai energy alternatif etelah diubah menjadi gas hydrogen, mengingat tulisan saya tentang ini pernah mendapat penghargaan dari pihak kampus dalam salah satu kompetisi (Alhamdulillah curcol).

Baiklah mari kita mulai…

            Indonesia merupakan salah satu negara  dengan wilayah terbesar, dan dengan jumlah penduduk yang besar pula. Jumlah penduduk yang besar akan berbanding lurus dengan kebutuhan energi negara tersebut. Saat ini Indonesia memiliki kebutuhan energi yang sangat besar, namun disisi lain produksi dan cadangan energi Indonesia semakin hari semakin menipis.

 

            BBM (Bahan Bakar Minyak) masih menjadi andalan nomor satu Indonesia sebagai sumber energi sampai saat ini. Peningkatan kebutuhan masyarakat Indonesia terhadap BBM berbanding terbalik dengan jumlah produksi BBM dari tahun ke tahun. Hal ini sesuai dengan sebagaimana yang disampaikan oleh Dharmasaputra, Metha (2013) bahwa Indonesia keluar dari anggota OPEC (Organisasi Negara Pengekspor Minyak) pada tahun 2009. Keluarnya Indonesia dari OPEC, menunjukkan bahwa Indonesia sudah beralih dari negara pengekspor minyak menjadi negara pengimpor minyak, dengan kata lain produksi minyak Indonesia semakin menurun.

            Dengan menurunnya produktifitas bahan bakar Indonesia, perlu dilakukan antisipasi krisis energi yang akan terjadi, yaitu dengan mencari sumber energi alternatif. Energi alternatif merupakan energi yang diproduksi untuk menggantikan peran energi utama yang terbuat dari bahan-bahan yang mudah untuk diperoleh. Hidrogen adalah salah satu sumber energi yang dapat digunakan guna mengatasi2 krisis energi. Kelebihan Hidrogen adalah jumlah yang sangat berlimpah di muka bumi dan. Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian dan sosialisasi lebih lanjut terhadap penggunaan hydrogen sebagai energi alternative pengganti BBM, sehingga dapat membantu pemerintah dalah menghadapi masalah krisis energi yang sedang terjadi di Indonesia.

            Salah satu bentuk energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar pada banyak negara, terutama di negara maju adalah hidrogen. Hidrogen diproyeksikan oleh banyak negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien. Dimana suplai energi yang dihasilkan sangat bersih karena hanya menghasilkan uap air sebagai emisi selama berlangsungnya proses (Muliawati,Neni, 2008).

            Hidrogen adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar (Wikipedia.org. 2015)

            Hidrogen merupakan sumber energi sekunder, dimana Hidrogen harus diproduksi terlebih dahulu  lalu digunakan sebagai sumber pembangkit energi. Terdapat banyak metode atau proses untuk memproduksi hidrogen, salah satunya adalah dengan menggunakan proses termokimia.

            Daya hidrogen terutama dalan bentuk sel bahan bakar hidrogen (hydrogen fuel cells) menjanjikan penggunaan bahan bakar yang tidak terbatas dan tanpa polusi, sehingga menyebabkan ketertarikan banyak perusahaan energi terkemuka di dunia, industry otomotif maupun pemerintahan. Teknologi sel bahan bakar ini dengan begitu banyak keuntungan yang dijanjikan menimbulkan gagasan "hydrogen economy" dimana hidrogen dijadikan sebagai bentuk energi utama yang dikembangkan (Muliawati,Neni, 2008).

Uraian Pembuatan

1.      Proses Produksi Gas Hidrogen

            Cara  untuk memproduksi hidrogen dari air dapat dilakukan dengan menguraikan air langsung menggunakan panas pada suhu sekitar 4.000 K (3.727°C). Suhu penguraian air dengan panas dapat diminimalkan dengan proses termokimia, yaitu proses penguraian air dengan panas menggunakan bantuan zat kimia. Bahan baku yang diperlukan secara kontinyu hanyalah air, karena bahan kimia yang digunakan dalam reaksi didaur ulang ke dalam proses. Kombinasi dari beberapa reaksi kimia eksoterm dan endoterm membentuk suatu proses  termokimia tertentu yang dapat menurunkan temperatur proses penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen. Pemecahan air secara langsung membutuhkan temperatur proses 5000^oC, sedangkan dengan proses termokimia pemecahan air dapat berlangsung pada temperatur maksimum 850^oC. Dalam proses ini, bahan baku yang diperlukan secara kontinyu hanyalah air, karena bahan kimia yang digunakan dalam reaksi didaur ulang ke dalam proses. Analisis yang digunakan adalah dengan siklus iodium-sulfur (Siswanti,Henggar Wahyu, 2013) .

            Dari banyak jenis proses termokimia untuk memproduksi hidrogen, proses iodine-sulfur (proses IS) merupakan proses yang menjanjikan (Kasahara dkk., 2006). Proses ini terdiri atas 3 (tiga) reaksi, yaitu:

1.    Reaksi Bunsen: I₂ + SO₂ + H₂O → 2 HI + H₂SO₄, reaksi ini berlangsung pada suhu 130°C

2.    Reaksi dekomposisi H₂SO₄ menjadi H₂O, SO₂, dan O₂: H₂SO₄ → H₂O + SO₂ + ½ O₂

3.    Reaksi dekomposisi HI menjadi H₂ dan I₂: 2 HI → H₂ + I₂

            SO₂ yang diperoleh dari reaksi 2 dan I2 yang diperoleh dari reaksi 3 didaur ulang ke reaksi Bunsen. Jadi dalam siklus ini, air diuraikan menjadi H₂ dan O₂.Proses produksi hidrogen dengan metode siklus iodium-sulfur dapat menjanjikan peningkatan efisiensi termal hingga sekitar 75%. Lebih menguntungkan lagi, apabila proses produksi hidrogen ini digunakan energi termal dari reaktor nuklir, karena proses termokimia tersebut dapat meningkatkan efisiensi termal reaktor nuklir sampai sekitar 85%. Selain itu metode produksi hidrogen secara termokimia adalah bersih dan ramah lingkungan. Sedangkan jika dibandingkan dengan proses produksi dengan metode elektrolisis hanya memiliki efisiensi sebesar 25%-35%. Efisien yang rendah ini disebabkan oleh penggunaan energi listrik yang besar. Selain itu, pada proses elektrolisis biaya produksi yang diperlukan cukup mahal, akibat penggunaan energi listrik yang diperlukan dalam jumlah yang besar, dan diperlukan tegangan yang besar untuk dapat memperoleh hidrogen dalam jumlah yang banyak (Siswanti,Henggar Wahyu, 2013) .

2.      Pemanfaatan Gas Hidrogen Sebagai Bahan Bakar Menggunakan Fuel Cell

            Agar dapat menghasilkan energi, gas hidrogen yang dihasilkan melalui proses termokimia perlu diaplikasikan ke dalam suatu alat konversi energi bernama Fuel cell.

 

            Kinerja Hydrogen Fuel cell serupa seperti aki (accu), hanya saja reaksi kimia penghasil tenaga listrik ini menggunakan hidrogen dan oksigen yang bereaksi dan mengalir seperti aliran bahan bakar melalui sebuah motor bakar. Namun tidak ada pembakaran dalam proses pembangkit listrik ini. Dengan demikian limbah dari proses ini hanyalah air murni yang aman untuk dibuang (Muliawati,Neni, 2008).

a.       Hidrogen (yang ditampung dalam sebuah tabung khusus) dialirkan melewati anoda, dan oksigen/udara dialirkan pada katoda

b.      Pada anoda dengan bantuan katalis platina Pt hidrogen dipecah menjadi bermuatan positif (ion/proton), dan negatif (elektron)

c.       Membran di tengah-tengah anoda-katoda kemudian hanya berfungsi mengalirkan proton menyebrang ke katoda

d.      Proton yang tiba di katoda bereaksi dengan udara dan menghasilkan air

e.       Tumpukan elektron di anoda akan menjadi energi listrik searah yang dapat menyalakan lampu.(Muliawati,Neni, 2008).

            Berdasarkan penelitian yang dilakukan oleh saudari Henggar Wahyu Siswanti, diperoleh hasil bahwa Dengan menggunakan metode termokimia khususnya jenis proses iodine-sulfur maka akan menghasilkan efisiensi termal sebesar 75%-85%. Jumlah efisiensi termal yang besar akan berbanding lurus dengan jumlah hidrogen yang dihasilkan. Hal ini akan mempermudah penerapan gas hidrogen dalam fuel cell  untuk mengkonversi hidrogen menjadi energi.

            Keunggulan penggunaan Hydro fuel cell antara lain tidak bising karena tidak terdapat komponen bergerak, tidak polutan (tidak beracun dan tidak berbau) karena sekresi (gas buangan) yang dihasilkan hanyalah air (H2O). Di banyak negara maju, teknologi Fuel cell sudah bukan barang baru lagi. Beberapa negara maju seperti Amerika Serikat dan Jerman telah menggunakan hidrogen sebagai baha bakar kendaraan atas dasar isu lingkungan dan konservasi energi (Isnandar, Dendi, 2009).

            Dengan adanya tindak lanjut dari pemerintah terhadap hasil penelitian tersebut serta pengaplikasiannya pada alat fuel cell, maka akan membantu pemeritah dan masyarakat dalam menanggulangi permasalahan krisis energi yang sedang melanda negara ini serta tidak bergantung pada negara pengeksport minyak.

            Pemanfaatan Hidrogen sebagai energi alternatif perlu diaplikasikan di tengah-tengah masyarakat agar dapat membantu pertumbuhan ekonomi Indonesia serta mengatasi krisis energi yang sedang terjadi.

            Bagaimanapun juga masih perlu dilakukan penelitian ulang, pengujian, dan pengembangan metode maupun produk oleh para ahli di bidang energi hingga mencapai hasil yang sempurna untuk diterapkan. Oleh karena itu, penulis berharap dengan karya tulis ini dapat mensosialisasikan hasil penelitian Sudari Henggar Wahyu Siswanti tentang produksi hidrogen sebagai energi alternatif serta dapat ditindak lanjuti dengan pengaplikasikan langsung hidrogen yang telah dihasilkan pada Fuel cell sehingga dapat menghasilkan energi.

Referensi

Alpensteel.com. 2015. Hidrogen Sebagai Sumber Energi Masa Depan  http://www.alpensteel.com/article/51-113-energi-lain-lain/3573--hidrogen-         sebagai-sumber-energi-masa-depa. (Diakses 6 April 2015, Makassar)

Dharmasaputra, Metha. 2013. Wajah Baru Industri Migas Indonesia. Kata Data: Jakarta.

Isnandar,Dendi. 2009.Fuel Cell Hydrogen Sebagai Energi Alternatif pada BTS https://dendiisnandar.wordpress.com/2009/09/page/2/. (Diakses 6 April 2015,         Makassar)

Muliawati,Neni. 2008. Hidrogen Sebagai Sel Bahan Bakar : Sumber Energi      Masa Depan. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas     Lampung ;       Lampung

Siswanti, Henggar Wahyu. 2013. Produksi Gas Hidrogen Sebagai Bahan Bakar Alternatif Dengan Sistem Elektrolsis Dan Termokimia: Review.        4inorganic. blogspot. com/2013/12/review-jurnal-produksi-gas-            hidrogen.htm|?m=1. (Diakses 6 April 2015, Makassar)

Wikipedia.org. 2015.  Hidrogen. http://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogen. (Diakses 6             April 2015, Makassar)