Bagaimana Bahan Bakar Hidrogen Dibuat – 8 Langkah Produksi

Jika kita berpikir tentang bagaimana bahan bakar hidrogen dibuat, kita akan bertanya-tanya mengapa hidrogen digunakan sebagai bahan bakar. Nah, ketika hidrogen digunakan sebagai bahan bakar dalam sel bahan bakar, itu adalah bahan bakar bersih yang hanya menghasilkan air.

Banyak sumber daya, termasuk gas alam, daya nuklir, biomassa, dan sumber energi terbarukan 'like' tenaga surya dan angin, dapat digunakan untuk memproduksi hidrogen.

Keunggulannya menjadikannya pilihan bahan bakar yang diinginkan untuk aplikasi yang melibatkan produksi energi dan transportasi. Ini memiliki banyak kegunaan, termasuk listrik portabel, rumah, mobil, dan banyak lagi.

Penggunaan sel bahan bakar hidrogen sebagai pengganti yang bersih dan efektif mesin pembakaran konvensional telah berkembang secara signifikan. Satu-satunya hasil interaksi kimia antara hidrogen dan oksigen dalam sel bahan bakar yang menghasilkan listrik adalah air.

Prosedur produksi yang canggih diperlukan untuk memanfaatkan sepenuhnya potensi sel bahan bakar hidrogen.

Bagaimana Bahan Bakar Hidrogen Dibuat – 4 Metode Produksi Utama

Ada beragam cara untuk memproduksi bahan bakar hidrogen. Saat ini, elektrolisis dan reformasi gas alam—sebuah proses termal—adalah teknik yang paling sering digunakan. Proses biologis dan bertenaga surya adalah dua pendekatan lagi.

• Proses Termal
• Proses Elektrolit
• Proses Berbasis Tenaga Surya
• Proses Biologis

1. Proses Termal

Metode termal yang paling umum untuk memproduksi hidrogen adalah steam reforming, yang merupakan reaksi suhu tinggi antara uap dan bahan bakar hidrokarbon yang menghasilkan hidrogen.

Hidrogen dapat diproduksi melalui reformasi berbagai bahan bakar hidrokarbon, seperti solar, gas alam, batu bara tergasifikasi, biomassa tergasifikasi, dan bahan bakar cair terbarukan. Saat ini, gas alam yang dihasilkan melalui proses steam-reforming menghasilkan hampir 95% dari seluruh hidrogen.

2. Proses Elektrolit

Hidrogen dan oksigen dapat diekstraksi dari air menggunakan teknik elektrolisis. Elektroliser adalah perangkat yang melakukan proses elektrolitik. Hal ini mirip dengan sel bahan bakar yang menghasilkan hidrogen dari molekul air daripada memanfaatkan energi molekul hidrogen.

3. Proses Berbasis Tenaga Surya

Dalam sistem bertenaga surya, cahaya bertindak sebagai agen untuk menghasilkan hidrogen. Beberapa proses yang digerakkan oleh tenaga surya adalah termokimia, fotoelektrokimia, dan fotobiologis. Hidrogen diproduksi melalui proses fotobiologis, yang mengandalkan aktivitas fotosintesis alami bakteri dan ganggang hijau.

Memanfaatkan semikonduktor tertentu, reaksi fotoelektrokimia membagi air menjadi hidrogen dan oksigen. Tenaga surya terkonsentrasi digunakan dalam sintesis hidrogen termokimia matahari untuk memicu reaksi pemisahan air, sering kali bersamaan dengan spesies tambahan seperti oksida logam.

4. Proses Biologis

Mikroorganisme seperti bakteri dan mikroalga digunakan dalam proses biologis, dan organisme ini dapat menghasilkan hidrogen melalui reaksi biologis.

Dengan menguraikan bahan organik seperti biomassa atau air limbah, bakteri dapat menghasilkan hidrogen dalam proses yang dikenal sebagai konversi biomassa mikroba. Sebaliknya, proses fotobiologis menggunakan sinar matahari sebagai sumber energi bagi mikroba.

Bagaimana Bahan Bakar Hidrogen Dibuat – 8 Langkah Produksi

Setelah membahas berbagai metode produksi, mari kita periksa prosedur spesifik yang terlibat dalam produksi sel bahan bakar hidrogen, mulai dari penempatan bahan mentah hingga produksi sumber energi ramah lingkungan. Kami akan memeriksa prosedur yang membentuk proses elektrolitik.

• Sumber Bahan Baku
• Persiapan Katalis
• Fabrikasi Rakitan Elektroda Membran (MEA).
• Pembuatan Pelat Bipolar
• Perakitan Tumpukan Sel Bahan Bakar
• Keseimbangan Komponen Tumbuhan
• Kontrol Kualitas dan Pengujian
• Penerapan dan Integrasi

1. Sumber Bahan Baku

Pengadaan bahan baku yang dibutuhkan untuk pembangunan sel bahan bakar hidrogen merupakan langkah awal dalam proses produksi. Komponen penting termasuk bahan berbasis karbon untuk pelat bipolar, polimer untuk membran elektrolit, dan platina atau katalis lain untuk reaksi elektroda.

Biasanya diperoleh dari banyak vendor, bahan-bahan ini melalui prosedur jaminan kualitas yang ketat untuk menjamin kesesuaiannya untuk pembuatan sel bahan bakar.

2. Persiapan Katalis

Katalis, yang sering kali terbuat dari platina, sangat penting untuk kemampuan sel bahan bakar dalam melakukan reaksi elektrokimia.

Untuk menghasilkan lapisan katalis yang sangat aktif dan stabil, bahan katalis diolah dan diproduksi menggunakan berbagai metode, termasuk deposisi kimia dan deposisi uap fisik.

Permukaan elektroda kemudian ditutup dengan lapisan ini menggunakan teknik seperti pelapisan semprot atau sablon.

3. Fabrikasi Rakitan Elektroda Membran (MEA).

Elektroda berlapis katalis dan membran elektrolit polimer membentuk rakitan elektroda membran, yang merupakan bagian penting dari sel bahan bakar. Membran elektrolit polimer diproduksi dan dibentuk dengan cermat agar sesuai dengan arsitektur tumpukan sel bahan bakar.

Ini umumnya terdiri dari polimer asam perfluorosulfonat. MEA selanjutnya dibentuk dengan mengintegrasikan elektroda yang dilapisi katalis ke setiap sisi membran.

4. Pembuatan Pelat Bipolar

Dalam tumpukan sel bahan bakar, pelat bipolar bertugas menyebarkan gas reaktan dan mentransfer listrik antar sel bahan bakar. Biasanya bahan berbahan dasar karbon yang tahan terhadap korosi dan ringan digunakan untuk membuat pelat tersebut.

Untuk mencapai bentuk dan struktur yang diperlukan, proses pencetakan, permesinan, atau pengepresan digunakan selama proses produksi. Saluran dan bidang aliran juga disertakan dalam pelat bipolar untuk memfasilitasi aliran gas oksigen dan hidrogen secara efektif.

5. Perakitan Tumpukan Sel Bahan Bakar

Komponen penting dari sistem sel bahan bakar hidrogen adalah tumpukan sel bahan bakar, yang terdiri dari beberapa sel bahan bakar yang digabungkan secara paralel dan seri. Rakitannya terdiri dari pelat bipolar yang ditumpuk sempurna, lapisan difusi gas, dan MEA.

Kebocoran gas dapat dicegah dan penyegelan yang baik dipastikan dengan penggunaan bahan penyegel seperti perekat dan gasket. Rakitan tumpukan dibuat untuk menghasilkan daya paling besar sekaligus menjaga aliran cairan pendingin dan gas yang ideal.

6. Keseimbangan Komponen Tumbuhan

Sistem sel bahan bakar penuh memerlukan beberapa komponen keseimbangan tanaman (BOP) selain tumpukan sel bahan bakar. Ini terdiri dari pelembab udara, sistem pendingin, sistem pasokan hidrogen dan oksigen, dan elektronika daya untuk mengelola dan mengatur keluaran listrik.

Untuk memastikan aliran bahan bakar dan cairan pendingin, manajemen termal, dan konektivitas listrik yang tepat, komponen BOP diintegrasikan ke dalam desain sistem secara keseluruhan.

7. Kontrol Kualitas dan Pengujian

Prosedur kendali mutu yang ketat digunakan selama proses produksi untuk menjamin keandalan dan efisiensi setiap sel bahan bakar. Pada beberapa tahap, pemeriksaan kualitas seperti inspeksi visual, pengujian kelistrikan, dan tinjauan kinerja dilakukan.

Pengujian lengkap dilakukan pada rakitan sel bahan bakar akhir untuk memastikan keluaran listrik, daya tahan, efisiensi, dan keamanannya. Untuk memenuhi standar kualitas yang disyaratkan, setiap sel atau komponen yang rusak ditemukan dan diganti.

8. Penerapan dan Integrasi

Sel bahan bakar dipersiapkan untuk penerapan dan integrasi ke dalam berbagai aplikasi setelah produksi dan pengujiannya berhasil. Barang elektronik portabel, peralatan pembangkit listrik stasioner, dan mobil semuanya termasuk dalam kategori ini.

Untuk membangun perangkat bertenaga hidrogen yang berguna dan efektif, prosedur integrasi memerlukan menghubungkan sistem sel bahan bakar ke sistem tambahan yang diperlukan, seperti tangki penyimpanan hidrogen, sistem pemasukan udara, dan unit manajemen daya.

Kesimpulan

Pembuatan sel bahan bakar hidrogen merupakan proses multi-langkah yang dimulai dengan pengadaan bahan mentah dan diakhiri dengan integrasi sistem sel bahan bakar.

Proses kompleks ini menjamin produksi sumber energi yang bersih, dapat diandalkan, dan efisien yang berpotensi mengubah pembangkit listrik, transportasi, dan industri lainnya sepenuhnya.

Proses produksi sel bahan bakar hidrogen selalu berkembang karena penelitian dan pengembangan berkelanjutan, yang mendorong pengembangan solusi energi berkelanjutan.

Rekomendasi

• 20 Fakta Tentang PLTA yang Belum Pernah Anda Ketahui
  .
• Kendaraan Bertenaga Hidrogen: Ketahui Kelebihan dan Kekurangannya
  .
• Bagaimana Energi Listrik Tenaga Air Bekerja
  .
• Siklus Hidrologi Lingkungan
  .
• Bagaimana Metana Mempengaruhi Pemanasan Global?