ESTIMASI KAPASITAS ADSORPSI HIDROGEN PADA SWNT MELALUI METODA SEMI EMPIRIK DENGAN KOREKSI GEOMETRIK

Supriyadi Supriyadi

Sari


INTISARI

Potensi gas hidrogen untuk diimplementasikan sebagai pembawa energi alternatif sangat menjanjikan karena bersih dan efisien. Namun ada sejumlah kendala kenapa belum dapat direalisasikan secara masif hingga saat ini, yakni masalah pengembangan teknologi penyimpanan gas hidrogen. Untuk dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan gas hidrogen sudah banyak dilakukan penelitian baik teoritik,  experimen, maupun simulasi guna mendapatkan material baru yang memenuhi kriteria, salah satunya adalah adsorben karbon nanostruktur seperti carbon nanotube (CNT). Salah satu jenis CNT yang paling baik adalah Sinle-Wall Carbon Nanotubes (SWCNT). Hingga saat ini  banyak penelitian eksperimen yang tidak memberikan hasil yang reproducible menyebabkan perlunya ada pengembangan penelitian teoritis adsorpsi gas hidrogen dengan pendekatan termodinamika molekuler. Dengan kalkulasi struktur elektronik, energi potensial interaksi antar molekul gas hidrogen diestimasi dan antara gas hidrogen dengan SWCNT. Energi potensial tersebut direpresentasikan ke dalam persamaan nilai parameter potensial klasik sebagai fungsi dari diameter SWCNT agar didapatkan model potensial yang paling akurat. Setelah mendapatkan nilai-nilai parameter potensial interaksinya, simulasi dinamika molekuler dilakukan untuk menganalisa adsorpsi gas hidrogen pada permukaan bagian luar dan bagian dalam SWCNT. Dari perhitungan yang dilakukan diperoleh nilai SSA sebesar 2600 m2/g. Dengan nilai SSA tersebut memberikan kisaran hasil kapasitas adsorpsi sebesar 0,9 wt % pada temperatur 298 K, 1,2 wt % pada temperatur 233 K dan 4,8 wt% pada temperatur 77 K di tekanan sekitar 100 atm. Diameter optimum untuk adsorpsi diperoleh pada diameter kurang dari 5Ǻ dan pada diameter antara 12 – 14 Ǻ.


Kata Kunci


Hidrogen, Kapasitas Adsorpsi, SSA, SWCNT

Teks Lengkap:

PDF

Referensi


Aceves, S. M., et. al (2010). High-density automotive hydrogen storage with cryogenic capable pressure vessels. International Journal of Hydrogen Energy, 35(3), 1219-1226.

Barghi, S. H., dkk (2014). Chemisorption, physisorption and hysteresis during hydrogen storage in carbon nanotubes. International Journal of Hydrogen Energy, 39(3), 1390-1397.

Chen, C.-H., & Huang, C.-C. (2008). Enhancement of hydrogen spillover onto carbon nanotubes with defect feature. Microporous and Mesoporous Materials, 109(1–3), 549-559.

Darma, S. (2014). Pengembangan Bioenergi Untuk Ketahanan Energi Nasional Indonesia Retrieved from

Devarakonda, M., et. al (2012). Systems modeling, simulation and material operating requirements for chemical hydride based hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy.

Gayathri, V., Devi, N. R., & Geetha, R. (2010). Hydrogen storage in coiled carbon nanotubes. International Journal of Hydrogen Energy, 35(3), 1313-1320.

Gayathri, V., & Geetha, R. (2007). Hydrogen adsorption in defected carbon nanotubes. Adsorption, 13(1), 53-59.

Hamilton, C. W., Baker, R. T., Staubitz, A., & Manners, I. (2009). B–N compounds for chemical hydrogen storage. Chemical Society Reviews, 38(1), 279-293.

Jones, J. (1924). On the Determination of Molecular Fields. II. From the Equation of State of a Gas. Proceedings of The Royal Society A, 106(738), 463-477.

Karekezi, S. (2002). Renewables in Africa—meeting the energy needs of the poor. Energy Policy, 30(11), 1059-1069.

Knippenberg, M. T., dkk (2008). Molecular dynamics simulations on hydrogen adsorption in finite single walled carbon nanotube bundles. Journal of molecular modeling, 14(5), 343-351.

Luo, Y., dkk, (2007). Enhanced hydrogen storage properties of MgH 2 co-catalyzed with NbF 5 and single-walled carbon nanotubes. Scripta materialia, 56(9), 765-768.

Mahdizadeh, S., & Goharshadi, E. (2014). Hydrogen storage on silicon, carbon, and silicon carbide nanotubes: A combined quantum mechanics and grand canonical Monte Carlo simulation study. International Journal of Hydrogen Energy, 39(4), 1719-1731.

Martin, A. (2010). Adsorpsi Isotermal Karbon Dioksida Dan Metana Pada Karbon Aktif Berbahan Dasar Batubara Sub Bituminus Indonesia Untuk Pemurnian Dan Penyimpanan Gas Alam. (Doctoral), University of Indonesia, Depok.

Nasruddin, et. al (2016). Potential of geothermal energy for electricity generation in Indonesia: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 53, 733-740.

Oriňáková, R., & Oriňák, A. (2011). Recent applications of carbon nanotubes in hydrogen production and storage. Fuel, 90(11), 3123-3140. Peng, L. (2011). Atomistic Modeling of Hydrogen Storage in Nanostructured Carbons.

Qiu, N.-x., et. al (2014). A first-principle study of calcium-decorated BC2N sheet doped by boron or carbon for high hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy, 39(17), 9307-9320.

Sakintuna, B., Lamari-Darkrim, F., & Hirscher, M. (2007). Metal hydride materials for solid hydrogen storage: a review. International Journal of Hydrogen Energy, 32(9), 1121-1140.

Sankaran, M., & Viswanathan, B. (2007). Hydrogen storage in boron substituted carbon nanotubes. Carbon, 45(8), 1628-1635.

Sarkar, A., & Banerjee, R. (2004). A quantitative method for characterization of carbon nanotubes for hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy, 29(14), 1487-1491.

Satyapal, S., et. al (2007). The US Department of Energy's National Hydrogen Storage Project: Progress towards meeting hydrogen-powered vehicle requirements. Catalysis Today, 120(3).

Srinivasa Murthy, S., & Anil Kumar, E. (2014). Advanced materials for solid state hydrogen storage: “Thermal engineering issues”. Applied Thermal Engineering, 72(2), 176-189.

Turney, J., et. al, & et.al. (2011). PSI4: an open source ab initio electronic structure program. WIREs Computational Molecular Science, 2(4), 556-565.

Wang, Y., dkk, (2009). Three-dimensional modeling of hydrogen sorption in metal hydride hydrogen storage beds. Journal of Power Sources, 194(2), 997-1006.

Zheng, J., Liu, X., Xu, P., Liu, P., Zhao, Y., & Yang, J. (2012). Development of high pressure gaseous hydrogen storage technologies. International Journal of Hydrogen Energy, 37(1), 1048-1057.

Zhou, L. (2005). Progress and problems in hydrogen storage methods. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 9(4), 395-408.

Zulkarnain, I. A. (2014). Optimasi Struktur Material Adsorben Karbon Nanostruktur sebagai Media Penyimpanan Hidrogen: Studi Termodinamika Molekuler. University of Indonesia.


Refbacks

  • Saat ini tidak ada refbacks.