Upcoming SlideShare
×

# Fuel Cell Hidrogen (Jurusan Kimia Unesa)

1,217
-1

Published on

Fuel Cell Hidrogen beserta aspek kimia dan penerapannya dalam kehidupan

Published in: Education
1 Like
Statistics
Notes
• Full Name
Comment goes here.

Are you sure you want to Yes No
• Be the first to comment

Views
Total Views
1,217
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
61
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide
• The junction of dissimilar materials (n and p type silicon) creates a voltage Energy from sunlight knocks out electrons, creating a electron and a hole in the junctionConnecting both sides to an external circuit causes current to flowKhi một photon chạm vào mảnh silic, một trong hai điều sau sẽ xảy ra:Photon truyền trực xuyên qua mảnh silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon thấp hơn năng lượng đủ để đưa các hạt electron lên mức năng lượng cao hơn.Năng lượng của photon được hấp thụ bởi silic. Điều này thường xảy ra khi năng lượng của photon lớn hơn năng lượng để đưa electron lên mức năng lượng cao hơn.
• The standard free energy change of the fuel cell reaction is indicated by the equation ∆G = –nFE (2.2) Where ∆G is the free energy change, n is the number of moles of electrons in-volved, E is the reversible potential, and F is Faraday’s constant. If the reactants and the products are in their standard states, the equation can be represented as ∆G0 = –nFE0 (2.3) The value of ∆G corresponding to (2.1) is −229 kJ/mol, n = 2, F = 96500 C/g.mole electron, and hence the calculated value of E is 1.229 V. The enthalpy change ∆H for a fuel cell reaction indicates the entire heat re-leased by the reaction at constant pressure. The fuel cell potential in accordance with ∆H is defined as the thermo-neutral potential, Et, ∆H = –nFEt (2.4) where Et has a value of 1.48 VThe standard free energy change of the fuel cell reaction is indicated by the equation ∆G = –nFE (2.2) Where ∆G is the free energy change, n is the number of moles of electrons in-volved, E is the reversible potential, and F is Faraday’s constant. If the reactants and the products are in their standard states, the equation can be represented as ∆G0 = –nFE0 (2.3) The value of ∆G corresponding to (2.1) is −229 kJ/mol, n = 2, F = 96500 C/g.mole electron, and hence the calculated value of E is 1.229 V. The enthalpy change ∆H for a fuel cell reaction indicates the entire heat re-leased by the reaction at constant pressure. The fuel cell potential in accordance with ∆H is defined as the thermo-neutral potential, Et, ∆H = –nFEt (2.4) where Et has a value of 1.48 V
• Type 212 submarine with fuel cell propulsion of the German Navy in dry dock
• ### Fuel Cell Hidrogen (Jurusan Kimia Unesa)

1. 1. ASPEK KIMIA,HIDROGEN FUELCELL, DANPENERAPANNYANAMA : MUHAMAD GHADAFIKELAS : KIMIA A 2011NIM : 113234019
2. 2. PENGENALANILMU KIMIA
3. 3. Apa Itu Ilmu Kimia?• Materi ada disekeliling kita. Perhatikan salah satu contohkegiatan berikut:Metabolisme tubuhKendaraan:Gabungan logamDan polimerUdara adalah materiPakaian terbuat daribahan serat sintesis (polimer)
4. 4. IlmuKimiaSegala sesuatutentang materi danperubahan materiinilah yang dipelajaridalam ilmu kimia.Bahwa ilmu kimia adadisekeliling kita danmempengaruhi seluruhaspek kehidupan kitamenjadi alasan betapapentingnya mempelajari ilmukimia; betapa ilmu kimiamembuat materi disekitarkita menjadi lebih bergunaIlmu kimia adalah ilmupengetahuan alam yangmempelajari tentang materiyang meliputi struktur,susunan, sifat, danperubahan materi sertaenergi yang menyertainya
5. 5. MateriDalam AlamDiperbaharuiTidak BisaDiperbaharuiMateri Dalam Alam
6. 6. • Materi yang tidak dapat diperbaharui seperti minyakbumi dan aluminium, akan segera habis jika diambilterus menerus. Ilmu kimia berperan untuk mencarupenggantinya, seperti penggunaan gasohol dan selbahan bakar sebagai pengganti minyak bumi• Untuk materi yang dapat diperbaharui diperlukanupaya yang melibatkan ilmu kimia untuk terusmenerus memperbaruinya. Contoh penggunaan pupukpada tanaman untuk meningkatkan produksi pangan.Mineral merupakanmateri yang tidak dapatdiperbaharuiTanaman dan udaramerupakansalah duamateri yang dapatdiperbaharui
7. 7. • Pemanfaatan materi yang melibatkan ilmu kimia tidak lepas daritimbulnya dampak negatif terhadap manusia dan lingkungannya.Hal ini disebabkan kurangnya pemahaman terhadap materitersebut.PolusiKendaraanLimbahPolimer PlastikGas Freon
8. 8. • Dampak negatif tersebut dapat ditekan denganpemahaman ilmu kimia yang baik, membuat materi ramahlingkungan, dan memantau aktivitas manusia terhadaplingkunganEtanol dari fermentasi tetes tebu digunakansebagai gasohol (pengganti minyak bumi)Kendaraan dengan sel bahan bakar (fuel cell)menghasilkan produk buang tanpa air
9. 9. FUEL CELLHIDROGEN
10. 10. HIDROGEN• Hidrogen (H): 75% massa alam semesta adalahhidrogen.• Kerapatan energi per massa: 143 MJ/kg (gasalam: 53,6 MJ/kg).• Kerapatan energi per volum: 10,1 MJ/L(l);0,01079 MJ/L (g) (LNG: 22,2 MJ/L).• Energi yang bersih:o H2 + O2  H2O• Berbagai metoda produksi/konversi
11. 11. PRODUKSI HIDROGEN• Steam reformingCH4 + H2O  CO + 3H2 (700–1100 oC)• Oksidasi parsialCnHm + n/2O2  nCO + m/2H2• Elektrolisis2H2O(aq)  2H2(g) + O2(g)• FotoelektrolisisPenggunaan fotokatalis untuk memisahkanhidrogen dan oksigen dari molekul air
12. 12. ALAT KONVERSI ENERGI HIDROGEN:SEL BAHAN BAKARHidrogendari tangkiOksigendari udaraKatalis KatalisSirkuitlistrikMembranpenukar protonReaksi pada anoda:2H2  4H+ + 4e-Reaksi pada katoda:O2 + 4H+ + 4e-  2H2OReaksi keseluruhan:2H2 + O2  2H2O
13. 13. • Daya rendaho Alat elektroniko Direct Methanol Fuel Cell• Daya menengaho Kendaraano Proton Exchange Membrane• Daya tinggio Pembangkit listriko Solid Oxide Fuel CellAPLIKASI ENERGI LISTRIK
14. 14. • Produksi hidrogen (Teknik Kimia, Kimia)• Penyimpanan hidrogen (Kimia)• Alat konversi energi listrik dari hidrogen(sel bahan bakar) (Kimia, Fisika)• Kontrol dan manajemen daya terintegrasi(STEI, Teknik Fisika)RISET-RISET PENTING BERKAITANDENGAN BAHAN BAKAR HIDROGEN
15. 15. Tujuan: untuk menghasilkan H2 dari metanol melalui steamreforming pada kondisi menengah.CH3OH(g) + H2O(g)  CO2(g) + 3H2(g)Penelitian untuk menghasilkan H2 (Katalis)Cat.Katalis: berbasis tembagaCu/MxOy/Al2O3suportPromoter,ZnLogamaktifBagaimana mencapainya?Mencari oksida logam yang terbaik sebagai promotor,mencari komposisi optimal dan cara terbaik untukmenyiapkan katalis.
16. 16. Material untuk menyimpan H2Metal-kompleksKuasikristaMaterial karbonUtamanya Nanocarbon
17. 17. RISET SEL BAHAN BAKARMembran PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) &DMFC (Direct Methanol Fuel Cell)• TujuanMenemukan jenis material membran yang memenuhipersyaratan sebagai membran sel bahan bakar• Penelitian pada jenis-jenis material Polimer alam (kitosan) Polimer semisintetik (nata-de- coco) Polimer sintetik ( polisulfon, polistiren)• Masalah• Konduktivitas rendah• Methanol cross over yang tinggi• Penelitian selanjutnya• Fabrikasi MEA (Membrane Electrolyte Assembly)• Karakterisasi kinerja
18. 18. Solid Oxide Fuel Cell• Tujuan Membuat SOFC dengan efisiensi tinggi dan biayamurah• Hasil saat ini: Ditemukan material komposit Ca-YSZ/LSGM yangmemiliki efisiensi produksi energi yang tinggidibandingkan dengan material konvensional Telah dibuat sistem uji sel bahan bakar padatan.• Penelitian selanjutnya Pembuatan sel bahan bakar dalam ukuran besar Pembuatan sistem “stack” Pembuatan prototipe (1 kW)
19. 19. Kontrol Aliran Daya pada SistemEnergi Hibrida• Tujuan : mengembangkan sistem kontrol untukmengatur aliran daya pada sistem energi hibridyang tdd :o Fuel cello Batteryo Supercapacitor• Memanfaatkan karakteristik masing-masingsumber energi• Merancang DC/DC converter• Aplikasi : kendaraan hibrida, sistem energihibrida untuk berbagai keperluan
20. 20. Susunan SelBahan BakarHidrogenDC/DCConvertersInverterSusunanBatereMotor ListrikP StackP Step-upP load+-+-P BattI StackI Step-upI BattUltra-CapacitorsBankP uC+ _+ -I Uc
21. 21. APLIKASI(PENERAPAN)
22. 22. KlasifikasiBased on types of electrolyte:• polymer electrolyte membrand fuel cell(PEMFC)• alkaline fuel cell (AFC)• phosphoric acid fuel cell (PAFC)• molten carbonat fuel cell (MCFC)• solid oxides fuel cell (SOFC)
23. 23. (PEMFC)
24. 24. REAKSI-Anode : H2  2H+ +2e-E = 0 VSHE (standard hidrogen electrode)-Cathode: 1/2O2 +2H+ +2e-  H2OE0=1.229 VSHEOverall reaction: H2 + 1/2O2  H2O*E0=1.229 VSHE
25. 25. Aspek ElektrokimiaPerubahan energi bebas standard dari reaksi fuel cell dapatdituliskan sebagai berikut :∆Go = –nFEDidapatkan nilai :∆G= −229 kJ/mol,n = 2,F = 96500 C/g.mole electron,E = 1.229 V.
26. 26. ThermodynamicPrinciplesPenentuan kerja listrik maksimum dalampengoperasian fuel cell pada suhu dan tekanankonstan memberikan perubahan pada energibebas Gibbs dengan persamaan :W = ∆G = –nFEKemudian perbedaan antara ∆G dan ∆Hsebanding dengan perubahan entropi ∆S∆G = ∆H – T∆S
27. 27. • Pengaruh suhu dan tekanan pada potensial sel (E) :Dengan∆V: perubahan volume,∆S : perubahan entropi,E : potensial sel,T : suhu,P : tekanan gas reaktan,n : jumlah elektron yang terlibat,F : Konstanta Faraday
28. 28. Fuel Cell Efficiency• Efisiensi :• Efisiensi ideal dari fuelcell yang dioperasikan secarareversibel :• Efisiensi termal idel dari fuel cell yaitu (kondisiideal):
29. 29. Keuntungan dan Kerugian
30. 30. AplikasiPower:Type 212 submarine with fuel cell propulsion of the German Navy in dry dock
31. 31. Fuel Cell In theCar
32. 32. Aplikasi Yang Lain• Providing power for base stations or cell sites• Distributed generation• An uninterrupted power supply (UPS)• Base load power plants• Fuel cell APU for Refuse Collection Vehicle• Hybrid vehicles, pairing the fuel cell with either an ICE or a battery.• Notebook computers for applications where AC charging may notbe readily available.• Portable charging docks for small electronics (e.g. a belt clip thatcharges your cell phones or PDA).• Smartphones, laptops and tablets.• Small heating appliances.
33. 33. Kesimpulan• Kelebihan sel bahan bakar :o Pada suhu tinggi tidak memerlukan katalis kuato Dapat digunakan untk pesawat ruang angkasao Air yang dihasilkan dapat dikonsumsio Efisiensi ≈ 75%• Kerugian sel bahan bakar :o Ukuran besaro Harga mahalo Membutuhkan asupan O2 dan H2 terus menerus agardapat beroperasio Terdapat Hasil Samping Contohnya CO2
34. 34. Daftar Rujukan• www.wikipedia.org• www.fuelcells.org• www.fuelcellenergy.com• onlinelibrary.wiley.com
1. #### A particular slide catching your eye?

Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.