Thursday, 7 February 2013

Elektrolisis Air

Elektrolisis air adalah peristiwa penguraian senyawa air (H2O) menjadi oksigen (O2) dan hidrogen gas (H2) dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Jadi hasil dari elektrolisis air ini adalah hidrogen murni dan oksigen murni. Meski sebenarnya proses ini lebih ditujukan untuk mendapatkan gas hidrogen, meski secara skala industri, proses elektorlisis air ini kurang populer. 

Pada katode, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-). Sementara itu pada anode, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katode. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.


Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektrode dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen.

Metode elektrolisis air suhu tinggi atau High Temperature Electrolysis System (HTES)

Metode lain untuk memproduksi gas hidrogen adalah dengan menggunakan Metode elektrolisis air suhu tinggi atau High Temperature Electrolysis System (HTES) adalah salah satu metode terbaik yang hingga saat ini banyak digunakan untuk memproduksi hidrogen dan oksigen dalam skala besar. Keunggulan dari metode HTES adalah pada proses operasinya mampu meminimalisir konsumsi energi listrik karena pada proses elektrolisis dengan suhu operasi yang sangat tinggi konsumsi energi listrik menjadi semakin minimal dan konsumsi energi panas menjadi semakin besar. Meskipun demikian, proses tersebut dianggap menguntungkan mengingat biaya pembangkitan sejumlah energi panas lebih murah bila dibandingkan dengan biaya pembangkitan sejumlah energi listrik. Selain itu, bila ditilik dari kualitas hidrogen yang dihasilkan, metode HTES mampu menghasilkan hidrogen dengan puritas tinggi.

Dalam prosesnya, HTES melibatkan energi listrik dan energi panas dari sumber sumber-sumber panas yang mudah diperoleh seperti PLTN generasi IV (semisal MSR, GCR atau VHTR) atau pembangkit geotermal. Proses yang berlangsung adalah proses termokimia pemecahan molekul air menjadi molekul hidrogen dan ion-ion oksigen pada kondisi fluida superheat.

Secara kimia, reaksi pemecahan molekul air menjadi hidrogen dan oksigen mengikuti persamaan reaksi sebagai berikut.

Katoda : H2O(g) –> 2e- + H2 (g) + O2-
Anoda : O2-  –> ½O2 (g) + 2e-
Total : H2O(l) –>  H2(g) + ½O2(g)

Dengan total kebutuhan energi untuk reaksi elektrolisis di atas dirumuskan dengan persamaan berikut.

H = ∆G + T∆S

Adapun ∆H adalah total kebutuhan energi untuk proses elektrolisis suhu tinggi. ∆G adalah energi bebas Gibs yang sesungguhnya megejawantahkan kebutuhan energi listik dan T∆S adalah kebutuhan energi panas atau energi kalor untuk proses elektrolisis.

Proses elektrolisis air suhu tinggi terjadi dalam komponen yang dinamakan electrolyzer. Electrolyzer terdiri dari tiga bagian utama yakni elektroda positif (katoda), elektroda negatif (anoda) dan elektrolit plus satu komponen yang tidak kalah pentingnya yakni interkoneksi. (perhatikan gambar di bawah). Gambar 1. dan 2. adalah tampak atas dan tampak depan sekumpulan sel electrolyzer.

Gambar 1. Tampak Atas Sekumpulan Sel Electrolyzer

 
Gambar 2. Tampak Depan Sekumpulan Sel Electrolyzer

Untuk proses elektrolisis suhu tinggi biasanya menggunakan jenis sel electrolyzer dari jenis Solid Oxide Electrolyzer Cell (SOEC). Hal ini didasari atas keunikan electrolyzer jenis SOEC yang mampu beroperasi pada suhu ekstrim bahkan mampu beroperasi hingga suhu 1000 ÂșC atau lebih.

Secara sederhana konsep elektrolisis air suhu tinggi dalam sebuah electolyzer adalah proses pemecahan molekul air menjadi molekul hidrogen dan ion oksigen pada suhu tinggi dengan memanfaatkan energi listrik dan energi termal.

 
Gambar 3. Proses Kimia dan Fisis Elektrolisis Air pada Suhu Tinggi

Umpan masuk pada sisi inlet electrolyzer berupa (H2+H2O) berada dalam kondisi satu fase berupa uap. Energi listrik dan energi termal yang disuplai ke dalam sel-sel electrolyzer selanjutnya akan digunakan untuk memecahkan ikatan molekul H2O menjadi molekul H2 dan O2-. Selanjutnya ion-ion O2- yang terbentuk akan bermigrasi melewati membran elektrolit untuk mencapai sisi anoda sesuai prinsip fisika electron-hole

Setelah mencapai sisi anoda, ion-ion O2- akan melepaskan elektron dan membentuk molekul oksigen pada sisi anoda. Adapun molekul hidrogen terbentuk pada sisi katoda. Molekul oksigen dan hidrogen yang dihasilkan masih dalam kondisi superheat sehingga perlu melewati suatu proses pendinginan pada komponen oxygen cooler dan hydrogen steam cooler. Setelah mengalami cooling process atau proses pendinginan selanjutnya hidrogen dimurnikan dalam komponen separator

Se parator merupakan komponen yang selalu ada pada suatu instalasi produksi hidrogen dengan fungsi dasar sebagai pemisah antara hidrogen dengan air (fraksi air biasanya dalam campuran ini (H2+H2O) tergolong sangat kecil). Setelah melewati proses tersebut hidrogen dan oksigen ditampung dalam tangki penyimpanan semantara sebelum akhirnya di transformasi dalam berbagai moda untuk selanjutnya didistribusikan.

1 comment:

  1. Assalamu alaikum wr wb,,senang sekali saya bisa menulis dan berbagi kepada teman2 melalui room ini, sebelumnya dulu saya adalah seorang Pengusaha Butik yg Sukses, kini saya gulung tikar akibat di tipu teman sendiri, ditengah tagihan utang yg menumpuk, Suami pun meninggalkan saya, dan ditengah himpitan ekonomi seperti ini, saya coba buka internet untuk cari lowongan kerja dan secara tdk sengaja sy liat situs pesugihan AKI SYEH MAULANA Di Website/situnya Saya pun langsug hubungi beliau dan Semua petunjuk AKI saya ikuti dan hanya 3 hari, Alhamdulilah benar benar terbukti dan semua utang saya lunas dan sisanya buat modal usaha, kata kata beliau yang selalu sy ingat setiap manusia bisa menjadi kaya, hanya saja terkadang mereka tidak tahu atau salah jalan. Banyak orang menganggap bahwa miskin dan kaya merupakan bagian dari takdir Tuhan, Takdir macam apa? Tuhan tidak akan memberikan takdir yang buruk terhadap kita semua, cobaan yang Tuhan berikan merupakan pembuktian seberapa kuat Anda bertahan di dalamnya, Tuhan tidak akan merubah nasib Anda jika Anda tidak berusaha untuk merubahnya. saya juga tidak lupa mengucap syukur kepada ALLAH karna melalui Ritual Penarikan Dana Hibah AKI ZYEH MAULANA saya Bisa sukses, Jadi kawan2 yg dalam kesusahan jg pernah putus asah, kalau sudah waktunya tuhan pasti kasi jalan asal anda mau berusaha, AKI ZYEH MAULANA Banyak Dikenal Oleh Kalangan Pengusaha Dan Artis Ternama Karna Beliau adalah guru spiritual terkenal di indonesia, jika anda ingin seperti saya silahkan Lihat No Tlp Aki Di website/internet KLIK DISINI DUNIA GHAIB

    ReplyDelete