tugas 3 hidrogen (mas arif tri sujadmiko_1413100008)

7/24/2019 Tugas 3 Hidrogen (Mas Arif Tri Sujadmiko_1413100008)

1/17

TUGAS UNSUR DAN SENYAWA ANORGANIK

Hidrogen

Dosen :

Drs. Joko Hartanto, M.Si

Oleh :

Mas Arif Tri Sujadmiko

1413100008

Jurusan Kimia

a!ul"as #a"ema"i!a dan Ilmu $enge"ahuan Alam

Ins"i"u" Te!nologi Se%uluh No%em&er

Sura&a'a

()*+


2/17

HIDROGEN

Hidrogen (a!asa "atin # hydrogenium, dari a!asa $unani# hydro# air, genes# mementuk%

ada&a! unsurkimia 'ada ta&e 'eriodi)ang memi&iki s)mo&H dan nomor atom 1. Dinamakan !idrogeno&e! "a*oisier, !idrogen ada&a! unsur )ang teran)ak dari semua unsur di a&am semesta. +&emen

e&emen )ang erat 'ada a-a&n)a dientuk dari atomatom !idrogen atau dari e&emene&emen )ang

mu&an)a teruat dari atomatom !idrogen.

as !idrogen, H/, 'ertama ka&i di!asi&kan seara artifisia& o&e! T. on Ho!en!eim (dikena& juga

seagai arae&sus, 1423141% me&a&ui 'enam'uran &ogam dengan asam kuat. Dia tidak

men)adari a!-a gas muda! terakar )ang di!asi&kan o&e! reaksi kimiaini ada&a! unsur kimia)ang

aru. ada ta!un, 5oert 6o)&e menemukan kema&i dan mendeskri'sikan reaksi antara esi dan

asam)ang meng!asi&kan gas !idrogen. ada ta!un 17, Henr)9a*endis!ada&a! orang )ang 'ertama

mengena&i gas !idrogen seagai :at diskret dengan mengidentifikasikan gas terseut darireaksi &ogam

asamseagai ;udara )ang muda! terakar;. ada ta!un 1781 dia &ei! &anjut menemukan a!-a gas

ini meng!asi&kan air ketika diakar.

Hidrogen juga ada&a! unsure 'a&ing me&im'a! dengan 'ersentase kirakira7mumn)a reaksi mena'ai kon*ersi 20


7/17

3, Hidrodesul1urasi

Hidrodesu&furisasi (HDS% ada&a! kata&itik 'roses kimia an)ak digunakan

untuk meng!i&angkan su&fur (S% dari gas a&am dan dari 'roduk min)ak o&a!an

se'erti ensin, a!an akar jet, min)ak tana!, so&ar, dan min)ak akar. Tujuan

meng!i&angkan e&erang ini ada&a! untuk mengurangi e&erang dioksida (S@/%

emisi )ang di!asi&kan dari )ang menggunakan a!an akar di otomotif kendaraan,

'esa-at, kereta a'i &okomotif, ka'a&, gas atau min)ak akar, 'emangkit &istrik,

'eruma!an dan industri tungku, dan entuk &ain dari a!an akar 'emakaran.

A&asan &ain 'enting untuk meng!i&angkan e&erang dari nafta a&iran da&am

ki&ang min)ak umi ada&a! a!-a e&erang, a!kan da&am konsentrasi )ang

sangat renda!, raun )ang &ogam mu&ia kata&is ('&atinum dan renium% da&am

reformasi kata&itik unit )ang kemudian digunakan untuk meningkatkan ni&ai oktan

dari a&iran nafta.

roses !idrodesu&furisasi industri termasuk fasi&itas untuk menangka' dan

'eng!a'usan )ang di!asi&kan !idrogen su&fida (H/S% gas. Da&am ki&ang min)ak,

gas !idrogen su&fida )ang kemudian diua! menjadi e&erang unsur sam'ingan

atau asam su&fat. ada ken)ataann)a, seagian esar dari 4.000.000 metrik ton

e&erang di'roduksi di se&uru! dunia 'ada ta!un /00 ada&a! 'roduk sam'ingansu&fur dari ki&ang dan 'engo&a!an !idrokaron tanaman &ainn)a.

+, Agen $eredu!si 4i-ih 5ogam

>ntuk mengekstrak &ogam, iji! atau sen)a-a &ogam !arus menga&ami

'roses reduksi (misa&n)a, ion &ogam 'ositif menerima e&ektron negatif untuk

mementuk atom &ogam netra&, atau oksida )ang ke!i&angan oksigen, untuk

mementuk atom &ogam eas%.Sen)a-a )ang ke!i&angan oksigen dari oksidan)adiseut agen 'ereduksi misa&n)a karon, karon monoksida atau kadangkadang

!idrogen.

9onto! ketika Temaga(II% oksida direaksikan dengan gas !idrogen untuk

menda'atkan &ogamn)a.


8/17

9u@(s% B H/(g% ; 9u(g% B H/@(g%

ada 9u@, atom 9u mengikat 1 ua! atom oksigen 'ada sen)a-an)a kemudian

sete&a! direaksikan dengan gas !idrogen, oksigen di&e'askan dan meng!asi&kan

&ogam temaga (9u%.

6, uel 7ell

A'&ikasi 'emanfaatan !idrogen te&a! sam'ai ke ara! fue& e&& )ang

'enera'ann)a akan memantu mengurangi konsumsi a!an akar min)ak

se!ingga akan meng!emat de*isa serta mengurangi tingkat 'enemaran udara di

kota esar karena emisi uang se& akar ini eru'a ua' air. ue& e&& )ang 'ertama

diuat terdiri atas e&ektro&it asam, ke'ing '&atina serta taung gas oksigen dan

!idrogen, dan menggunakan 'rinsi' reaksi a&ik terentukn)a air, di mana

!idrogen dan oksigen akan ereaksi da&am &arutan asam dan meng!asi&kan air dan

&istrik dengan arus seesar 1/ am'ere dan tegangan 1,8 *o&t.

Seorang erkeangsaan Inggris )ang ernama Sir Li&&iam 5oert ro*e,

'ertama 'emuat a&at seder!ana )ang diseut seagai fue& e&&. ue& e&& )angdiuatn)a terdiri atase &ektro&it asam, ke'ing '&atina serta taung gas oksigen dan

!idrogen, dan menggunakan 'rinsi' reaksi a&ik terentukn)a air, di mana

!idrogen dan oksigen akan ereaksi da&am &arutan asam dan meng!asi&kan air dan

&istrik dengan arus seesar 1/ am'ere dan tegangan 1,8 *o&t. Se& ini kemudian

diseut seagai ro*es 6atter) atau aterai ro*e atau se& ro*e.

Temuantemuan fue& e&& se&anjutn)a ermunu&an. Di ta!un 1882, kata fue&

e&& 'ertama ka&i di'erkena&kan o&e! "ud-ig Mond dan 9!ar&es "anger )ang


9/17

menoa memuat fue& e&& )ang di'akai untuk industri atu ara. Di ta!un 12/0

'ene&itian fue& e&& di Jerman memuka ja&an agi 'emuatan sik&us karonat dan

fue& e&& oksida 'adat se'erti )ang ada sekarang ini. Di ta!un 123/, seorang

insin)ur ranis T. 6aon memu&ai 'ene&itian 'enting da&amfue& e&&. Du&un)a fue&

e&& menggunakan e&ektroda '&atina dan asam su&fat seagai e&ektro&it di mana

'&atina sangat ma!a& dan asam su&fat sangat korosif (memuat e'at erkarat%. Di

sini 6aon mengemangkan kata&is '&atina )ang sangat ma!a& itu dengan se&

oksigen dan !idrogen )ang memakai e&ektro&it a&ka&i )ang tidak korosif serta

e&ektroda )ang tidak ma!a&. ene&itiann)a er&angsung !ingga ta!un 122. Da&am

'endemonstrasian mode& desainn)a meng!asi&kan .000 -att )ang da'at

meng!idu'kan mesin 'enge&as. ue& e&& terseut ak!irn)a diseut seagai 6aon9e&&.

ada dasarn)a 'emangkit &istrik fue& e&& terdiri atas 4 susistem utama

)aitu #

a ue& 'roessing

emangkit fue& e&&

engkondisian da)a (D9A9 in*erter%

d emu&i!an 'anas (!eat reo*er)%

ue& 'roessing erfungsi mengkon*ersikan fue& (gas a&am, 'ro'ane, met!ano&,

atuara, dan &ain&ain% ke da&am !idrogen. Dan fue& e&& stak di mana 'roses

e&ektrokimia akan terjadi 'ada susistem ini, akan meng!asi&kan &istrik.

Sedangkan unit 'o-er onditioning erfungsi mengkon*ersikan &istrik D9 menjadi

&istrik A9. roses 'enting )ang terjadi 'ada susistem fue& e&& ada&a! 'roses

e&ektrokimia di mana reduksioksidasi gas !idrogen akan menentukan efisiensi

&istrik )ang di!asi&kan. Tentun)a !a& ini dikaitkan dengan eera'a kom'onen

'okok se!ingga a&iran gas, reduksioksidasi gas, a&iran 'roton dan e&ektron da'at

erja&an se!ingga efisiensi sistem 'emangkit &istrik da'at dia'ai.

=eunggu&an utama fuel cell diandingkan 'emangkit &istrik kon*ensiona&

ada&a!

Mem'un)ai efisiensi tinggi dari 40< sam'ai 0


10/17

=onstruksin)a modu&ar se!ingga f&eksie& da&am men)esuaikan dengan

sumer a!anakar )ang ada.

Mam'u menangga'i dengan e'at ter!ada' 'erua!an a!an akar atau

oksigen.

Seara umum kom'onen dari fue& e&& ada&a!#

Sustansi e&ektro&it )ang meru'akan 'enentu jenis se& a!an akar dan :at

)ang diranang k!usus se!ingga ion isa di&e-ati, teta'i e&ektron tidak isa

=ata&is anoda )ang memea! a!an akar menjadi e&ektron dan ion

iasan)a eru'a uuk '&atinum )ang !a&us

=ata&is katoda )ang terdiri dari nike& teta'i juga kata&is erasis

nanomateria&

ada anoda, seua! kata&is mengoksidasi a!an akar dan mengua! se& a!an

akar menjadi ion ermuatan 'ositif dan e&ektron ermuatan negatif. +&ektron

)ang dieaskan me&a&ui ka-at meni'takan arus &istrik. erja&anan ion me&a&ui

e&ektro&it ke katoda ertemu kema&i dengan e&ektron dan ereaksi &a&u

mementuk air atau karon dioksida. Memran di tenga!tenga! anodakatoda

erfungsi menga&irkan 'roton men)erang ke katoda. roton )ang tia di katoda

ereaksi dengan udara dan meng!asi&kan air. Tum'ukan e&ektron di anoda akan

menjadi energi &istrik seara! )ang da'at men)a&akan a&at.


11/17

=inerja H)drogen ue& 9e&& seru'a se'erti aki (au%, !an)a saja reaksi

kimia 'eng!asi& tenaga &istrik ini menggunakan !idrogen dan oksigen )g ereaksi

dan menga&ir se'erti a&iran a!an akar me&a&ui seua! motor akar. ?amun tidak

ada 'emakaran da&am 'roses 'emangkit &istrik ini.Dengan demikian &ima! dari

'roses ini !an)a&a! air murni )ang aman untuk diuang.

Seara seder!ana 'roses da'at di&i!at 'ada amar diatas

a. Hidrogen ()ang ditam'ung da&am seua! taung k!usus% dia&irkan

me&e-ati anoda, dan oksigenGudara dia&irkan 'ada katoda

. ada anoda dengan antuan kata&is '&atina t !idrogen di'ea! menjadi

ermuatan 'ositif (ionG'roton%, dan negatif (e&ektron%

. Memran di tenga!tenga! anodakatoda kemudian !an)a erfungsi

menga&irkan 'roton men)erang ke katoda

d. roton )ang tia di katoda ereaksi dengan udara dan meng!asi&kan air

e. Tum'ukan e&ektron di anoda akan menjadi energi &istrik seara! )ang

da'atmen)a&akan &am'u.

Hidrogen ini ak!irn)a ditera'kan untuk ino*asi kendaraan futuristik )ang

iasa dikena& dengan moi& !irid. Moi& !irid ini akan menekan jum&a! konsumi

a!an akar serta meng!asi&kan 'o&utan )ang &ei! sedikit a'ai&a diandingkan

dengan moi& kon*ensiona& )akni akan mereduksi tingkat 'o&usi asa' kendaraan

!ingga ke titik no&. 5eaksi )ang terjadi ada&a! reaksi antara


12/17

!idrogen seagai a!an akar dengan oksigen meng!asi&kan energi 'anas dan

&istrik seagai 'enggerak mekanik kendaraan.

/ H/(g% B @/(g% N / H/@(&% B 7/ kJ (/8 kJGmo&%

5esidu )ang di!asi&kan ada&a! air murni (H/@% )ang rama! &ingkungan.

6iasan)a, -ujud gas !idrogen )ang digunakan ada&a! gas )ang dikom'res atau

!idrogen air )ang didinginkan !ingga mena'ai su!u minus /40 9e&ius.

Moi& ini memi&iki dua kom'onen 'enting di da&amn)a )akni motor &istrik

dan aterai. Saat moi& ergerak dari keadaann)a )ang er!enti maka moi& akanmenggunakan motor &istrik untuk menggerakkan roda moi&. >ntuk kee'atan

renda! konstan, aterai akan memerikan energi &istrik ke'ada motor &istrik untuk

menggerakkan roda moi& dan mesin. a!an akar. =erja motor &istrik dan mesin

a!an akar ini&a! )ang akan meng!asi&kan tenaga esar untuk mena'ai kondisi

akse&arasi dan kee'atan tinggi konstan 'ada moi&. >ntuk kondisi dese&erasi,

motor &istrik akan ekerja seagai generator kedua untuk a&i! fungsi mesin a!an

akar )ang er!enti ekerja.


13/17

8, E.o $o9er 4oos"er E$4;

Se&ain H)drogen ue& 9e&&s, !idrogen di da&am air juga da'at dimanfaatkan

seagai +o o-er 6ooster (+6%. rinsi' )ang digunakan !am'ir sama dengan

fue&& e&& )aitu e&ektro&isis. eredaan diantara keduan)a )aitu +6 ukan seagai

sumer energi utama, me&ainkan seagai 'endukung )ang memerikan antuan

energi se!ingga energi utama da'at di!emat. Jadi,kendaraan dengan +6 teta'i

memutu!kan a!an akar )ang memuat 'enggunaan a!an akar jau! &ei!

!emat. +6 efektif mengurangi konsumsi a!an akar mu&ai dari /0 !ingga 70

'ersen. =inerja +6 sangat seder!ana, tidak 'er&u memongkar atau mengua!

standard mesin kendaraan. +6 uku' di'asang di ruang mesin, diisi dengan air

kemudian dia&iri dengan &istrik D9. Da&am 'enggunaan gas HH@ 'ada kendaraan

ermotor, memi&iki dua maam a!an akar (dua& fue&% )ang masuk keruang akar

seara ersamaan )aitu ensin atau diese& dengan gas HH@, se!ingga 'enggunaan

a!an akar utama erkurang dari se!arusn)a (!emat a!an akar% dengan atau

tan'a mengurangi tenaga mesin.

9ara kerja a&at terseut tidak mengua! standard mesin kendaraan )aitu#

+6 di'asang di ruang mesin)ang te&a! diisi dengan air desti&asi

A&iri dengan &istrik D9 dan +6 akan mem'roduksi gas HH@

(!idrogenBoksigen% untuk disu''&) ke ruang akar. as HH@ di!asi&kan

dari 'roses e&ektro&isa air.

as HH@ disu'&ai ke ruang akar me&a&ui intake manifo&d atau fi&ter udara.

as !idrogen (H/% ada&a! gas )ang sangat muda! terakar. Se!ingga jika

H/ terseut disa&urkan ke da&am ruang 'emakaran akan


14/17

mensu'&a) energi )ang esar. Jika H)drogen dan @ksigen ini dimasukkan

ke da&am ruang akar, maka O&edakanPn)a akan semakin kuat, dan !asi&

'emakaran menjadi semakin ersi! karena ensin )ang tidak terakar

akan terakar !ais. Se!ingga da'at meng!emat 66M, se&ain tenaga )ang

di!asi&kan &ei! esar juga menurunkan emisi >dara 6ersi! (Anti &oa&

Larming%.

Arus &istrik ke +6 !idu' !an)a sete&a! kuni kontak di'utar ke 'osisi @?.

Sete&a! kuni kontak @, maka +6 tidak ekerja. +6 disu'&ai dengan

tegangan D9 1/, arus 810A, dan tidak mengganggu kinerja a&ternator

seara er&ei!an, 'ada kendaraan roda dua (motor%, D9 1/, arus /A.

=e&ei!an +o o-er 6ooster (+6% #

1. roses 'emakaran )ang n)aris sem'urna di!ara'kan akan da'at

meng!i&angkan emisi gas uang )ang era!a)a agi manusia dan a&am,

dengan demikian juga akan da'at mengurangi efek 'emanasan g&oa&

/. Meningkatkan 'erforma dan kekuatan dari'ada mesin itu sendiri dan

menurunkan su!u mesin, suara dari mesin menjadi &ei! !a&us tidak

erisik, mesin menjadi &ei! a-et, meng!emat a!an akar (konsumsi)ang diuji ada&a! 70< gas !idrogen dan 30< ensin% jadi terjadi 'engiritan

ensin setidak tidakn)a !ingga 40


15/17

memantu, ta'i agaimana dengan 'erangkat &ain )ang 'ergi ersama dengan

kom'uter se'erti 'rinter, sanner, dan s'eaker.

6eera'a manfaat adan)a 'enggunaan dari eo 'o-er stri' ada&a! da'at

men)im'an 'enge&uaran ia)a !ingga Q 10 'er ta!un, mengurangi jejak karon,

out&et )ang memiarkan semua 'erangkat tersamung dengan muda!, dan 'raktis

tan'a menggunakan 'rogam a'&ikasi tertentu untuk menggunakann)a. 9ara kerja

dari a&at ini ada&a! men)im'an energi saat semua a&at se&esai re!arge tan'a

meng!aiskan &ei! an)ak energi. as !idrogen )ang ter&arut da&am ioetano&

(9/H@H% akan eraksi di anoda dan meng!asi&kan 'roduk &uaran H/@. as 9@/

)ang ada akan teta' ter&arut da&am etano&. Sedangkan 'ada katoda, oksigen akanereaksi mementuk H/@. Adan)a mo*ing !idrogen dari anoda menuju katoda

'ada memrane ini&a! )ang mengakiatkan munu&n)a &istrik 'ada eo 'o-er stri'

untuk !arge energi 'ada 'era&atan e&ektronik )ang ada.

=, $em&ua"an me"anol

Saat ini, gas sintesis umumn)a di!asi&kan dari metana )ang meru'akan

kom'onen dari gas a&am. Terda'at tiga 'roses )ang di'raktekkan seara komersia&.

ada tekanan sedang 1 !ingga / Ma (10/0 atm% dan tem'eratur


16/17

tinggi (sekitar 80 R9%, metana ereaksi dengan ua' air (steam% dengan kata&is

nike& untuk meng!asi&kan gas sintesis menurut reaksi kimia erikut#

9H4B H/@ N 9@ B 3 H/

5eaksi ini, umumn)a dinamakan steammet!ane reforming atau SM5,

meru'akan reaksi endotermik dan &imitasi 'er'inda!an 'anasn)a menjadi atasan

dari ukuran reaktor kata&itik )ang digunakan.Metana juga da'at menga&ami

oksidasi 'arsia& dengan mo&eku& oksigen untuk meng!asi&kan gas sintesis me&a&ui

reaksi kimia erikut#

/ 9H4B @/N / 9@ B 4 H/

5eaksi ini ada&a! eksotermik dan 'anas )ang di!asi&kan da'at digunakan

seara insitu untuk menggerakkan reaksi steammet!ane reforming. =etika dua

'roses terseut dikominasikan, 'roses ini diseut seagai autot!erma& reforming.

>ntuk meng!asi&kan stoikiometri )ang sesuai da&am sintesis met!ano&, rasio 9@

and H/da'at diatur dengan menggunakan reaksi 'er'inda!an airgas (t!e -ater

gas s!ift reation%#

9@ B H/@ N 9@/B H/,

=aron monoksida dan !idrogen kemudian ereaksi dengan kata&is kedua

untuk meng!asi&kan metano&.

Saat ini, kata&is )ang umum digunakan ada&a! am'uran temaga, seng

oksida, dan a&umina, )ang 'ertama ka&i digunakan o&e! I9I di ta!un 12. ada

10 Ma (0100 atm% dan /0 R9, ia da'at mengkata&isis 'roduksi metano& dari

karon monoksida dan !idrogen dengan se&ektifitas )ang tinggi#

9@ B / H/N 9H3@H

Sangat 'er&u di'er!atikan a!-a setia' 'roduksi gas sintesis dari metana

meng!asi&kan 3 mo& !idrogen untuk setia' mo& karon monoksida, sedangkan

sintesis metano& !an)a memer&ukan / mo& !idrogen untuk setia' mo& karon

monoksida. Sa&a! satu ara mengatasi ke&ei!an !idrogen ini ada&a! dengan

menginjeksikan karon dioksida ke da&am reaktor sintesis metano&, dimana ia akan

ereaksi mementuk metano& sesuai dengan reaksi kimia erikut#

9@/B 3 H/N 9H3@H B H/@

La&au'un gas a&am meru'akan a!an )ang 'a&ing ekonomis dan umum

digunakan untuk meng!asi&kan metano&, a!an aku &ain juga da'at digunakan.


17/17

DATAR $USTAKA

Miess&er, arr). /010. Inorgani 9!emistr) 4t! +dition. St. @&af 9o&&ege ?ort!fie&d #

MinnesotaMitta&, Arun. /007. 9!emistr). aragon 9om'uters # ?e- De&!i

$oung, Stuart A. 1221. A''aratus and Met!od orenerating H)drogen and @K)gen 6)

+&etro&)ti Dissoiationof Later. >nited States atent, atent ?umer 03718

tugas 3 hidrogen (mas arif tri sujadmiko_1413100008)

Documents