I.
PENDAHULUAN
1.
Latar Belakang
Sumber energi alternatif yang menggunakan
hidrogen sebagai bahan bakar utama telah banyak dikuasai oleh negara maju,
sedangkan di Indonesia masih dalam taraf penelitian. Teknologi fuel cell
yang menggunakan gas hidrogen sebagai bahan bakar, adalah teknologi yang ramah
lingkungan dimana hasilnya hanya listrik, air, dan panas.
2.
Tujuan
1. Mampu menghasilkan gas hidrogen yang
dapat digunakan sebagai sumber energi pada teknologi fuel cell.
2.
Mampu membuat Alat sebagai tempat
untuk penyimpanan hidrogen (hydrogen storage) sederhana.
II.
TINJAUAN
PUSTAKA
1.
Hidrogen
Hidrogen adalah unsur kimia
pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomoratom
1. Pada suhu dan tekana standar, hidrogen tidak
berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan
merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom
1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
Hidrogen
adalah energi sekunder sehingga tetap harus diolah dari sumber energi lain, di
antaranya selain gas alam adalah gasifikasi batu bara, elektrolisa air,
elektrolisa metanol yang masih relatif mahal, terdapat pula perubahan biogas
metan yang masih memerlukan energi panas. Untuk mendapatkan terobosan baru
proses produksi gas hidrogen, proses bioteknologi, baik itu secara fotosintesis
maupun fermentasi adalah pilihan terbaik untuk dapat menghasilkan hidrogen
dengan tingkat kemurnian yang tinggi. Sejumlah spesies jasad renik dari
berbagai taksa dan tipe fisiologi mampu menghasilkan bio-hidrogen.
Gas hidrogen ini dapat dihasilkan oleh beberapa bakteri misalnya Enterobacter
aerogenes, Clostridium butyricum, Bacillus pumilus, dll. E.
aerogenes yang diisolasi langsung dari limbah biodiesel mampu memanfaatkan
berbagai macam substrat, baik itu substrat murni dan sederhana, seperti:
glukosa gliserol, dll maupun senyawa yang lebih kompleks dari limbah, misalnya:
molases, pati singkong, nira aren, shorgum dan limbah biodiesel.
2.
Fuel cell (sel bahan bakar)
Fuel cell adalah
perangkat elektronika yang mampu mengonversi perubahan energi bebas suatu
rekasi elektronikia menjadi energi listrik. Dengan fuel cell, bahan/senyawa
kimia -sebagai sumber energi- akan terus ada selama kita mengisi bahan bakar
fuel cell tersebut. senyawa kimia yang paling banyak dipakai dalam fuel cell
adalah hidrogen dan oksigen. kedua
senyawa tersebut dipilih karena kelimpahannya di alam sangat banyak.
Layaknya
sebuah baterai, segala jenis fuel cell memiliki elektroda positif dan negatif
atau disebut juga katoda dan anoda. Reaksi kimia yang menghasilkan listrik
terjadi pada elektroda. Selain elektroda, satu unit fuel cell terdapat
elektrolit yang akan membawa muatan-muatan listrik dari satu elektroda ke
elektroda lain, serta katalis yang akan mempercepat reaksi di elektroda.
Umumnya yang membedakan jenis-jenis fuel cell adalah material elektrolit yang
digunakan. Arus listrik serta panas yang dihasilkan setiap jenis fuel cell
merupakan produk samping reaksi kimia yang terjadi di katoda dan anoda.
Cara
kerja fuel cell :
- Pertama, anoda sebagai kutub negatif fuel cell. Anoda merupakan elektroda yang akan mengalirkan elektron yang lepas dari molekul hidrogen sehingga elektron tersebut dapat digunakan di luar sirkuit. Pada materialnya terdapat saluran-saluran agar gas hidrogen dapat menyebar ke seluruh permukaan katalis.
- Kedua, katoda sebagai kutub elektroda positif fuel cell yang juga memiliki saluran yang akan menyebarkan oksigen ke seluruh permukaan katalis. Katoda juga berperan dalam mengalirkan elektron dari luar sirkuit ke dalam sirkuit sehingga elektron-elektron tersebut dapat bergabung dengan ion hidrogen dan oksigen untuk membentuk air.
- Katalis yang
digunakan untuk memfasilitasi reaksi oksigen dan hidrogen. Katalis umumnya
terbuat dari lembaran kertas karbon yang diberi selapis tipis bubuk
platina. Permukaan katalis selalu berpori dan kasar sehingga seluruh area
permukaan platina dapat dicapai hidrogen dan oksigen.
III.
ALAT
DAN BAHAN
Alat
|
Bahan
|
- Botol
kaca + tutup
- Botol
plastik + tutup
- Pentil
ban bekas 2 buah
- Selang
berdiameter 0,5 cm
- Knock
untuk pompa pada sepeda
- Gelas
beker
- Alat
fuel cell
|
- Alumunium
foil 0.8 gram
- NaOH
3 molar 50-100 mL
|
IV.
CARA
KERJA
A.
Produksi gas Hidrogen
1. Menyusun alat tempat penyimpanan gas hidrogen.
2. Isi botol kaca dengan larutan NaOH 3 M
sebanyak 50 mL
3. Menimbang
alumunium foil sebanyak 0.8 gram, memasukkan alumunium foil ke dalam botol yang berisi NaOH. Tutup
botol dengan cepat (agar gas tidak keluar).
4. Menutup
dan melepas knock pada botol plastik jika botol sudah mengembang (terisi oleh
gas).
B.
Pengujian gas hidrogen dengan alat
fuel cell
1. Memasang
kembali knock pada tutup botol yg berisi gas.
2. Menyalakan
alat penghisap oksigen pada fuel cell.
3. Menyambungkan
alat fuel cell dengan selang.
4. Menekan
knock agar gas dapat keluar sambil botol plastik ditekan.
5. Amati apa yang terjadi.
V. HASIL
DAN PEMBAHASAN
1.
Hasil
pengamatan
Uji gas hidrogen pada fuel cell :
-
Kincir berputar
-
Lampu menyala redup
2.
Pembahasan
Pada percobaan kali ini, dilakukan produksi dan
pengujian gas hidrogen dengan menggunakan hydrogen storage (tempat penyimpanan
hidrogen) sederhana dan alat fuel cell. Percobaan ini bertujuan untuk menguji
apakah gas hidrogen dapat berperan sebagai sumber energi yang digunakan pada sistem
fuel cell dalam menghasilkan listrik. Reaksi antara 0.8 gram alumunium foil dengan
NaOH 3 M 100 mL menghasilkan gas hidrogen dengan tekanan yang hebat. Gas hidrogen
yang terbentuk kemudian disimpan di dalam hydrogen storage. Harus dipastikan bahwa
hydrogen storage yang digunakan harus rapat sehingga tidak ada celah bagi gas
hidrogen untuk keluar (adanya kebocoran). Berdasarkan hasil pengamatan, hydrogen
storage yang digunakan berhasil menampung seluruh gas hidrogen hasil reaksi. Hal
ini dapat diketahui dari botol plastik sebagai hydrogen storage mengembang
ketika reaksi berlangsung.
Pada pengujian gas hidrogen dengan alat fuel
cell, dapat diamati bahwa gas hidrogen yang dialirkan dapat memutar kincir,
namun lampu hanya menyala redup. Gas
hidrogen yang dihasilkan harus membuat kincir berputar dan juga membuat lampu
menyala. Faktor yang membuat lampu menyala redup adalah penggunaan botol plastik
sebagai tempat untuk menyimpan gas yang dihasilkan. Sifat dari botol plastik yang
kaku tidak dapat membuat gas hidrogen mengalir secara sempurna, sehingga watt
yang dihasilkan kecil dan tidak cukup untuk membuat lampu menyala terang. Namun, Kincir
yang bergerak serta lampu yang menyala walaupun tidak ternag, cukup menunjukkan bahwa gas hidrogen dapat digunakan sebagai
sumber energi untuk dapat menghasilkan listrik.
Prinsip
kerja alat fuel cell adalah
proses elektrokimia di mana hidrogen dan oksigen digunakan sebagai bahan bakar.
Komponen utama fuel cell
terdiri dari elektrolit berupa lapisan khusus yang diletakkan di antara dua
buah elektroda. Proses kimia yang disebut pertukaran ion terjadi di dalam
elektrolit ini dan menghasilkan listrik serta air panas. fuel cell menghasilkan energi listrik
tanpa adanya pembakaran dari bahan bakarnya, sehingga tidak ada polusi.
Hidrogen sebagai
sumber energi alternatif akan mampu menggantikan pemakaian bahan bakar fosil
yang dapat mendekati emisi nol, yaitu emisi tanpa ada gas/partikel hidrokarbon
tanpa CO, CO2, CH.
VI.
KESIMPULAN
Berdasarkan
praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa gas hidrogen dapat
digunakan sebagai sumber energi pada teknologi fuel cell. Hydrogen Storage yang
digunakan memengaruhi daya listrik yang dihasilkan.
VII.
DAFTAR PUSTAKA
Wilkinson,
dan cotton. 2013. Kimia Anorganik Dasar. Jakarta : Penerbit UI Press
http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_bahan_bakar diakses pada tanggal 25 september 2013 pukul 20.00 WIB
Tidak ada komentar:
Posting Komentar