Hydrogen

Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom (sama dengan tiga perempat massa alam semesta). 

Sifat-sifat Hidrogen

Unsur hidrogen di alam memiliki sifat antara lain yaitu:

1.      Titik lebur: 14,01 K (-259,14 ^oC)
2.      Titik didih: 20,28 K (-252,87 ^oC)
3.      Kapasitas panas spesifik: 14,304 J g^-1 K^-1
4.      Kalor peleburan: 0,117 kJ mol^-1 H²
5.      Panas penguapan: 0,904 kJ mol^-1 H²
6.      Energi ionisasi: 1312 kJ mol^-1
7.      Panas atomisasi: 218 kJ mol^-1
8.      Elektron afinitas: 72,7711 kJ mol^-1
9.      Elektronegativitas (Skala Pauling): 2,18
10.      Elektron konfigurasi: 1s¹
11.      Kulit: 1
12.      Oksidasi jumlah maksimum: 1
13.      Oksidasi jumlah minimal: -1
14.      Maksimum oksidasi yang umum ada: 1
15.      Minimum oksidasi yang umum ada: -1
16.      Polarisabilitas volume: 0,7 a³
17.      Reaksi dengan udara: Sangat kuat,⇒ H₂O
18.      Reaksi dengan oksida (s): H₂O
19.      Reaksi dengan klorida (s): HCl
20.      Konduktivitas panas: 0,1805 W m^-1 K^-1
21.      Konduktivitas listrik: 0,106 ohm^-1cm^-1
22.      Radius kovalensi: 0.32 Å
23.      Radius atom: 2.08 Å
24.      Jari-jari atom: 25 am
25.      Volume atom: 14.1 cm³/mol
26.      Massa atom: 1,00794 amu
27.      Massa jenis: 0.0899 g/cm³
28.      Formasi entalpi: 0.00585 kJ/mol
29.      Potensial ionisasi:13.598 V
30.      Entalpi penguapan: 0.4581 kJ/mol
31.      Kekerasan Vickers: 7,042 kPa
32.     Kekerasan Brinell: 1,293 MPa

Unsur ini ditemukan di bintang-bintang dan memainkan peranan yang penting dalam memberikan sumber energi jagat raya melalui reaksi proton-proton dan siklus karbon-nitrogen. Proses fusi atom-atom hidrogen menjadi helium di matahari menghasilkan jumlah energi yang sangat besar.

Gas hidrogen (H₂) pertama kali dihasilkan secara artifisial oleh T. Von Hohenheim (dikenal juga sebagai Paracelsus, 1493–1541) melalui pencampuran logam dengan asam kuat. Dalam eksperimennya, dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini adalah unsur kimia yang baru.Pada tahun-tahun berikutnya penelitian-penelitian mengenai gas hidrogen lebih sering dilakukan, diantaranya oleh Robert Boyle, Henry Cavendish, Antoine Lavoisier, James Dewar, dan lain-lain.

Gas hidrogen pertama kali digunakan untuk sinar sorot, balon udara, dan kapal udara. Namun pada zaman globalisasi seperti ini, unsur gas hidrogen lebih sering digunakan untuk kepentingan industri.

Hidrogen dapat berikatan dengan unsur lainnya yang dapat disebut senyawa hidrogen. Senyawa-senyawa hidrogen tersebut dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu hidrogen yang bereaksi dengan karbon (hidrokarbon), hidrogen yang bereaksi dengan unsur yang lebih elektronegatif (hidrogen halida), hidrogen yang bereaksi dengan unsur yang kurang elektronegatif (hidrida).

Hidrogen mempunyai sifat-sifat yang membedakan unsur hidrogen dengan unsur lainnya. Sifat hidrogen yang paling menarik yaitu hidrogen mempunyai sifat mudah terbakar.

Keunikan hidrogen lainnya adalah hidrogen merupakan satu-satunya unsur yang memiliki tiga isotop alami yaitu Protium (¹H), Deuterium (²H), Tritium (³H).

Hidrogen memiliki banyak manfaat dalam kehidupan sehari-hari. Manfaat hidrogen ditemukan dalam berbagai bidang. Dalam kimia organik, hidrogen dipakai sebagai pesintesis senyawa-senyawa organik seperti senyawa aldehid. Dalam bidang industri, hidrogen  banyak digunakan seperti pembuatan bahan bakar fosil, pupuk, meningkatkan kejenuhan minyak, pemurnian minyak bumi, pembuatan metanol, sebagai sel bahan bakar serta berperan dalam proses hidrodealkilasi, hidrodesulfurasi, hidrocracking. Dalam bidang fisika dan teknik, hidrogen digunakan sebagai sheilding gas dan zat pendingin rotor.

Selain mempunyai manfaat, hidrogen juga mempunyai dampak dan bahaya, diantaranya adalah penyalahgunaan bom hidrogen dan meledaknya gas hidrogen yang dikarenakan sifat hidrogen mudah terbakar dan meledak. Hidrogen juga dapat berbahaya jika hidrogen sudah berikatan dengan unsur/zat berbahaya yang membentuk senyawa seperti hidrogen sianida dan hidrogen sulfida. Selain itu, produksi dari hidrogen juga dapat menimbulkan efek yang berbahaya seperti keluarnya gas CO dan CO₂.

Sebelum dampak penggunaan hidrogen muncul, kita dapat mencegah bahaya dari gas hidrogen, diantaranya yaitu lebih berhati-hati dalam menggunakan gas hidrogen dan mengawasi penggunaannya. Selain itu, bila sudah terkena dampaknya, kita juga bisa meminimalisir bahaya yang dapat ditimbulkannya, diantaranya dengan menjauhi sumber, mencuci tangan dan pakaian dan lain-lain.

Unsur gas hidrogen sangat dibutuhkan oleh manusia dalam kehidupan sehari-hari mulai dari terbentuknya alam semesta, terbentuknya molekul air, kandungan hidrogen dalam tubuh manusia, sampai aplikasi penggunaan hidrogen dalam bidang industri.

Setiap sifat fisik dan kimia hidrogen yang telah saya kaji dalam makalah ini  ternyata tepat sesuai dengan yang diperlukan bagi keberadaan kehidupan. Namun, dalam makalah ini kita hanya mengorek permukaan dari bukti yang berlimpah untuk fakta tersebut.

Betapapun dalamnya Anda menyelidiki detail atau memperluas penelitian, pengamatan umum ini tetap berlaku; dalam setiap detail unsur gas hidrogen, ada satu tujuan demi kehidupan manusia, dan setiap detail dirancang secara sempurna, seimbang, dan harmonis untuk mencapai tujuan itu.

Manfaat Hidrogen

1.     Dalam kimia organik

Hidrogen sering dipakai untuk reaksi hidrogenasi senyawa alkena atau alkuna untuk sintesis senyawa organik. Senyawa hidrida misalnya MgH₂, NaH, dan LiH sering dipakai untuk reagen pereduksi senyawa organik dan hal ini sering dipakai dalam proses sistesis senyawa organik misalnya untuk reduksi senyawa aldehid atau keton.

Contohnya diantara lain yaitu:

·     Reaksi Rosenmund

Reaksi Rosenmund adalah reaksi kimia yang mengurangi suatu halida asam ke aldehida menggunakan gas hidrogen di paladium-karbon pada diracuni dengan barium sulfat.

Mekanisme ini mungkin melibatkan pembentukan Cu (III) spesies melalui penambahan oksidatif dari aril halida. Setelah eliminasi reduktif kemudian mengarah ke produk.

Kelebihan tembaga sianida dan penggunaan, kutub-titik didih tinggi pemurnian pelarut membuat produk yang sulit. Selain itu, temperatur tinggi (sampai 200 ° C) menurunkan toleransi kelompok fungsional. Penggunaan sianida logam alkali atau reagen cyanation seperti cyanohydrins, jumlah katalis tembaga (I) iodida dan iodida kalium, memungkinkan sebuah katalis cyanation ringan, dari berbagai aril bromida.

Jika aril iodida, natrium sianida dan tembaga (I) iodida digunakan, mekanisme yang sederhana mirip dengan yang dari tipe reaksi Ullmann dapat diusulkan.

Reaksi dengan aril bromida dan iodida ditambahkan logam alkali melibatkan ekuilibria tambahan di mana aril bromida memberikan aril iodida lebih reaktif.

·     Reaksi asilasi Freidel-Crafts

Reaksi asilasi Freidel-Crafts sangat bergantung pada stabilitas reagen asil klorida. Formil klorida, sebagai contohnya, sangat tidak stabil untuk diisolasikan.

Oleh karena itu sintesis benzaldehida via lintasan Friedel-Crafts memerlukan sintesis formil klorida secara in situ. Ini dapat dilakukan melalui reaksi Gatterman-Koch yang mereaksikan benzena dengan karbon monoksida dan hidrogen klorida pada tekanan tinggi dan dikatalisasikan dengan campuran aluminium klorida dan kupro klorida.

2.     Di bidang industri

·     Bahan bakar fosil

Bahan bakar fosil atau bahan bakar mineral, adalah sumber daya alam yang mengandung hidrokarbon seperti batu bara, petroleum, dan gas alam. Penggunaan bahan bakar fosil ini telah menggerakan pengembangan industri dan menggantikan kincir angin, tenaga air, dan juga pembakaran kayu atau peat untuk panas.

Ketika menghasilkan listrik, energi dari pembakaran bahan bakar fosil seringkali digunakan untuk menggerakkan turbin. Generator tua seringkali menggunakan uap yang dihasilkan dari pembakaran untuk memutar turbin, tetapi di pembangkit listrik baru gas dari pembakaran digunakan untuk memutar turbin gas secara langsung.

Pembakaran bahan bakar fosil oleh manusia merupakan sumber utama dari karbon dioksida yang merupakan salah satu gas rumah kaca yang dipercayai menyebabkan pemanasan global.

Sejumlah kecil bahan bakar hidrokarbon adalah bahan bakar bio yang diperoleh dari karbon dioksida di atmosfer dan oleh karena itu tidak menambah karbon dioksida di udara.

·     Industri pupuk

Dasar teori pembuatan amonia dari nitrogen dan hidrogen ditemukan oleh Fritz Haber (1908), seorang ahli kimia dari Jerman. Sedangkan proses industri pembuatan amonia untuk produksi secara besar-besaran ditemukan oleh Carl Bosch, seorang insinyur kimia juga dari Jerman. Persamaan termokimia reaksi sintesis amonia adalah :

N₂(g) + 3H₂(g) ⇄ 2NH₃(g) ∆H = -92,4Kj Pada 25^oC : Kp = 6,2×105

Berdasarkan prinsip kesetimbangan kondisi yang menguntungkan untuk ketuntasan reaksi ke kanan (pembentukanNH₃) adalah suhu rendah dan tekanan tinggi. Akan tetapi, reaksi tersebut berlangsung sangat lambat pada suhu rendah, bahkan pada suhu 500^oC sekalipun. Proses Haber-Bosch semula dilangsungkan pada suhu sekitar 500^oC dan tekanan sekitar 150-350 atm dengan katalisator, yaitu serbuk besi dicampur dengan Al₂O₃, MgO, CaO, dan K₂O.

Reaksi kekanan pada pembuatan amonia adalah reaksi eksoterm. Reaksi eksoterm lebih baik jika suhu diturunkan, tetapi jika suhu diturunkan maka reaksi berjalan sangat lambat. Titik didih Amonia -33,35 ^oC, titik bekunya -77,7 ^oC, temperatur & tekanan kritiknya 133 ^oC & 1657 psi. Entalpi pembentukan (∆H), kkal/mol NH₃(g) pada 0^oC = -9,368; 25 ^oC = -11,04. Pada proses sintesis pada suhu 700-1000^oF, akan dilepaskan panas sebesar 13 kkal/mol. Kondisi optimum untuk dapat bereaksi dengan suhu 400-600^oC, dengan tekanan 150-300 atm.

·     Meningkatkan kejenuhan minyak

Lemak trans terbentuk dari penambahan hidrogen pada minyak nabati melalui proses hidrogenasi parsial. Normalnya minyak nabati bentuknya cair dan memiliki ikatan rantai asam lemak yang tidak jenuh.

Melalui proses hidrogenasi dengan penambahan ion hidrogen, ikatan asam lemak yang awalnya tidak jenuh akan menjadi jenuh sehingga membuat minyak nabati menjadi lebih padat sehingga tidak mudah rusak. Contohnya dalam proses pembuatan margarin. Namun perubahan dari cairan minyak menjadi lemak padat akan mengubah lemak nabati yang tadinya lemak tak jenuh menjadi lemak trans. Makanan yang diolah dengan minyak nabati yang terhidrogenasi akan menjadi lebih tahan lama, teksturnya lebih baik, lebih renyah, dan gurih, serta tidak terlalu terasa minyaknya.

Industri makanan gemar menggunakan lemak trans dalam produksi makanan karena mudah digunakan, harganya tidak mahal dan lebih awet. Sedangkan restoran-restoran terutama fast food menggunakan lemak trans untuk menggoreng karena minyak yang mengandung lemak trans bisa digunakan berulang kali.

Selain dalam margarin, lemak trans pun juga terdapat dalam shortening (mentega putih atau lemak putih), fast food seperti ayam goreng (fried chicken), kentang goreng (french fries), adonan pizza, donat, keripik, kentang, kraker, biskuit, kue kering (cookies), permen, dan cake. Lemak trans secara alami   juga ada dalam jumlah sedikit  dalam daging dan susu sapi. Tapi lemak trans dalam makanan yang diproses efeknya lebih berbahaya bagi kesehatan. Padahal sebagian besar lemak trans yang kita konsumsi saat ini justru berasal dari makanan yang diproses.

·     Hidrodealkilasi

Hidrodealkilasi toluene adalah proses yang digunakan untuk menghasilkan benzene. Reaksi utama dalam proses ini adalah :

C₆H₅CH₃(g) + H₂(g) ----> C₆H₆(g) + CH₄(g)

Reaksi hidrodealkilasi toluene adalah reaksi gas-gas dengan katalis padat. Dimana toluene, hidrogen, benzene dan metana berada dalam fase gas (Psat C₆H₅CH₃ = 183,69 atm; Psat H₂ = 6,54 x 1090 atm; Psat C₆H₆ = 219,96 atm dan Psat CH₄ = 2512,49 atm). Toluene dan hidrogen dikonversi dalam reaktor dengan katalis untuk memproduksi benzene dan metana.

Umumnya reaksi mencapai konversi 90%. Reaksi ini merupakan reaksi yang sangat eksotermis dan umumnya kondisi operasi pada 500^o C sampai 660^o C, and 20 to 60 bar. Reaksi ini adalah reaksi searah dan membutuhkan katalis. Katalis terdiri dari kromium atau molybdenum oksida, platinum atau platinum oksida, pada silica atau alumina.

·     Hidrodesulfurasi

Hidrodesulfurisasi (HDS) adalah katalitik proses kimia banyak digunakan untuk menghilangkan sulfur (S) dari gas alam dan dari produk minyak olahan seperti bensin, bahan bakar jet, minyak tanah, solar, dan minyak bakar. Tujuan menghilangkan belerang ini adalah untuk mengurangi belerang dioksida (SO₂) emisi yang dihasilkan dari yang menggunakan bahan bakar di otomotif kendaraan, pesawat, kereta api lokomotif, kapal, gas atau minyak bakar, pembangkit listrik, perumahan dan industri tungku, dan bentuk lain dari bahan bakar pembakaran.

Alasan lain penting untuk menghilangkan belerang dari nafta aliran dalam kilang minyak bumi adalah bahwa belerang, bahkan dalam konsentrasi yang sangat rendah, racun yang logam mulia katalis (platinum dan renium) dalam reformasi katalitik unit yang kemudian digunakan untuk meningkatkan nilai oktan dari aliran nafta.

Proses hidrodesulfurisasi industri termasuk fasilitas untuk  menangkap dan penghapusan yang dihasilkan hidrogen sulfida (H₂S) gas.

Dalam kilang minyak, gas hidrogen sulfida yang kemudian diubah menjadi belerang unsur sampingan atau asam sulfat.

Pada kenyataannya, sebagian besar dari 64.000.000 metrik ton belerang diproduksi di seluruh dunia pada tahun 2005 adalah produk sampingan sulfur dari kilang dan pengolahan hidrokarbon tanaman lainnya.

·     Hidrocracking

Hydrocracking adalah proses catalytic cracking dibantu oleh adanya peningkatan tekanan parsial gas hidrogen. Serupa dengan hidrotreater, fungsi hidrogen adalah pemurnian dari aliran hidrokarbon dari sulfur dan nitrogen hetero-atom.

Produk dari proses ini adalah hidrokarbon jenuh, tergantung pada kondisi reaksi (suhu, tekanan, aktifitas katalis) produk ini berkisar dari etana, LPG ​​untuk hidrokarbon berat sebagian besar terdiri dari isoparaffins.

·     Agen pereduksi bijih logam

Untuk mengekstrak logam, bijih atau senyawa logam harus mengalami proses reduksi (misalnya, ion logam positif menerima elektron negatif untuk membentuk atom logam netral, atau oksida yang kehilangan oksigen, untuk membentuk atom logam bebas).

Senyawa yang kehilangan oksigen dari oksidanya disebut agen pereduksi misalnya karbon, karbon monoksida atau kadang-kadang hidrogen.

·     Sebagai sel bahan bakar

Ketika terbakar, hidrogen melepaskan energi berupa panas dan menghasilkan air sebagai bahan buangan (2H₂ + O₂ —> 2H₂O). Sama sekali tidak mengeluarkan karbon. Jadi penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar sangat membantu mengurangi polusi karbon dioksida (CO₂) dan juga karbon monoksida (CO) sehingga sekaligus mengurangi efek rumah kaca.

Dibanding bahan bakar fosil yang umum kita gunakan selama ini (bensin dan solar), pemakaian hidrogen sebagai bahan bakar jauh lebih efektif dalam pembakaran.

Sebagai perbandingan 1 pound bensin yang dibakar pada suhu 25 derajat Celcius dan tekanan 1 atmosfer akan menghasilkan panas antara 19.000 Btu (44,5 kJ/g) s/d 20.360 Btu (47,5 kJ/g), sedangkan 1 pound Solar bisa menghasilkan panas antara 18.250/lb (42,5 kJ/g) s/d 19,240 Btu (44,8 kJ/g).

Hidrogen sendiri dalam kondisi yang sama (25 derajat Celcius dan tekanan 1 atmosfer) dengan berat yang sama mampu menghasilan panas 51.500 Btu/lb (119,93 kJ/g) sampai 61.000 Btu/lb (141,86 kJ/g) yang berarti hampir 3 kali lipat dari panas yang bisa dihasilkan oleh pembakaran bensin dan solar.

Keunggulan lain dari Hidrogen adalah jumlahnya di alam ini sangat melimpah, 93 % dari seluruh atom yang ada di jagat raya ini adalah Hidrogen, unsur yang paling sederhana dari semua unsur yang ada di alam ini . Tiga perempat dari massa jagat raya ini adalah Hidrogen. Di bumi sendiri bentuk hidrogen yang paling umum kita kenal adalah air (H₂O).

Hanya, meskipun memiliki banyak keunggulan dibanding bahan bakar lain, hidrogen juga memiliki kelemahan. Kelemahan Hidrogen ini sebagai bahan bakar adalah sifatnya sebagai sumber energi yang tidak bersifat langsung (primer) sebagaimana halnya gas alam, minyak atau batubara.

Hidrogen adalah energi turunan (sekunder) sebagaimana halnya listrik yang tidak bisa didapat langsung dari alam, melainkan harus diproduksi dengan menggunakan sumber energi lain seperti Gas alam, minyak, batu bara, nuklir, energi matahari dan berbagai sumber energi lainnya.

Tapi meskipun hidrogen tidak bisa dilepaskan dari kelemahannya itu, tetap saja dalam skala kecil sudah banyak negara di dunia memanfaatkan hidrogen sebagai bahan bakar. Negara Amerika serikat misalnya. Sebagai negara yang pengkonsumsi energi terbesar di dunia, Amerika Serikat adalah salah satu negara yang paling aktif mengembangkan riset untuk mengembangkan Hidrogen sebagai bahan bakar. Pada tahun 1992 pemerintah Amerika mendirikan The Hydrogen Technical Advisory Panel (HTAP), untuk memberikan masukan kepada Menteri Energi tentang potensi hidrogen.

Kebanyakan dari hidrogen yang diproduksi sampai hari ini (di Amerika maupun di negara lain) adalah hidrogen yang didapat dari gas alam (CH₄) melalui proses yang disebut “steam reforming”. Tapi yang lebih potensial untuk dilakukan di masa depan adalah memproduksi hidrogen dari air melalui proses elektrolisis atau langsung menggunakan reaksi fotokimia.

Seperti yang saya katakan sebelumnya, hidrogen itu seperti listrik yang merupakan sumber energi sekunder yang diproduksi dengan menggunakan sumber energi lain. Pada kenyataanya hidrogen dan listrik memang bagaikan dua sisi yang berbeda dari satu mata uang yang sama. Hidrogen bisa diproduksi dengan menggunakan tenaga listrik melalui proses elektrolisis, sebaliknya hidrogen bisa digunakan untuk memproduksi listrik bebas polusi melalui proses elektrolisis pula.

Karena bersifat sekunder itulah, untuk tahap awal penggunaan hidrogen sebagai bahan bakar, kita harus mengkombinasikan penggunaannya dengan bahan bakar primer (hibrida). Jadi fungsi hidrogen lebih sebagai bahan bakar pendamping yang berfungsi membantu mesin mengurangi konsumsi bahan bakar utama.

Memadukan teknologi elektrolisis yang menghasilkan hidrogen dari air dengan teknologi pembakaran menggunakan bahan bakar bensin atau solar kepada kendaraan ataupun mesin industri terbukti cukup efektif mengurangi konsumsi bahan bakar fosil antara 15-50 %.

Jadi kalau saja teknologi seperti ini bisa diterapkan secara massal, konsumsi bahan bakar fosil tentu bisa diturunkan tanpa perlu ribut-ribut dan tarik urat seperti yang terjadi di Kopenhagen sekarang, karena disamping menghemat penggunaan bahan bakar fosil, penggunaan teknologi ini juga secara efektif mengurangi produksi karbon yang hari-hari belakangan ini menjadi pokok perdebatan para pemimpin berbagai negara yang sekarang sedang melakukan konferensi di Kopenhagen.

Untuk di Indonesia sendiri, kalau saja teknologi ini bisa digunakan, hal itu tentu akan banyak mengurangi ’sakit kepala’ pemerintah yang setiap tahunnya harus menganggarkan uang APBN dalam jumlah yang tidak sedikit untuk mensubsidi BBM.

Karena daya tarik teknologi pemanfaatan hidrogen yang diproduksi dari air melalui proses elektrolisis inilah sekarang banyak negara yang sudah mulai mengembangkan teknologi ini. Negara-negara itu di antaranya Malaysia, Cina, Jepang dan tentu saja Amerika Serikat.

Kemudian pertanyaannya Indonesia kapan? Kalau untuk mengembangkan teknologi ini kita harus menunggu pemerintah dan para sarjana yang memiliki sederet gelar di berbagai universitas terkenal di negeri ini yang mengambil inisiatif, maka jawabannya adalah WALLAHU ALAM. Ini disebabkan karena seperti yang sudah-sudah, orang-orang yang duduk di pemerintahan Indonesia dan juga para sarjana dan akademisi di negara ini jarang sekali ada yang mampu berpikir di luar bingkai. Para sarjana dan akademisi di negara ini lebih banyak terdiri dari orang-orang yang terlalu bangga dan silau dengan gelar yang mereka miliki.

Kembali ke hidrogen, sebagaimana juga untuk mengembangkan Pariwisata, untuk mengembangkan teknologi hibrida hidrogen dengan bahan bakar fosil ini pun, di Indonesia kita hanya bisa berharap kepada swasta. Karena di Indonesia ini pemerintah sebagaimana biasanya hanya bisa menjadi pahlawan kesiangan yang baru muncul belakangan, setelah masalah terselesaikan.

Kalaupun ada ilmuwan di Indonesia yang cukup brilyan maka biasanya dia akan dihadapkan pada kurangnya dukungan dana untuk mewujudkan ide brilyan-nya.

Di Indonesia ini, ide dan pemikiran hebat tidak pernah dihargai secara wajar. Beda dengan Taiwan yang jika ada orang yang punya ide yang cukup cemerlang, maka pemerintah akan memberi dukungan dana dan fasilitas untuk melakukan penelitian, yang semuanya akan dibayar jika penelitian itu sudah menghasilkan.

Maka tidak heranlah jika akhirnya negara asinglah yang mengambil manfaat dari banyak bakat brilyan yang lahir di negeri ini.

·     Dalam pemurnian minyak bumi

Produk minyak bumi adalah bahan bermanfaat yang berasal dari minyak mentah (minyak bumi) setelah diproses di pengolahan minyak.

Menurut komposisi dan permintaan minyak mentah, pengolahan dapat memproduksi berbagai jenis produk minyak bumi. Produk minyak terbesar digunakan sebagai energi; bermacam tingkatan minyak bahan bakar dan bensin.

Pengolahan juga memproduksi bahan kimia lain, beberapa diantaranya digunakan dalam proses kimia untuk membuat plastik dan bahan berguna lainnya.

Sejak minyak bumi sering berisi beberapa persen sulfur, sejumlah besar sulfur juga sering diproduksi sebagai produk minyak bumi. Hidrogen dan karbon dalam bentuk arang minyak bumi juga dapat diproduksi sebagai produk minyak bumi.

Produk hidrogen sering digunakan sebagai produk perantara untuk proses pengolahan minyak lainnya seperti pemecahan katalitis hidrogen (pemecahan hidro) dan hidrodesulfurisasi.

·     Pembuatan metanol

Saat ini, gas sintesis umumnya dihasilkan dari metana yang merupakan komponen dari gas alam. Terdapat tiga proses yang dipraktekkan secara komersial.

Pada tekanan sedang 1 hingga 2 MPa (10–20 atm) dan temperatur tinggi (sekitar 850 °C), metana bereaksi dengan uap air (steam) dengan katalis nikel untuk menghasilkan gas sintesis menurut reaksi kimia berikut:

CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂

Reaksi ini, umumnya dinamakan steam-methane reforming atau SMR, merupakan reaksi endotermik dan limitasi perpindahan panasnya menjadi batasan dari ukuran reaktor katalitik yang digunakan.

Metana juga dapat mengalami oksidasi parsial dengan molekul oksigen untuk menghasilkan gas sintesis melalui reaksi kimia berikut:

2 CH₄ + O₂ → 2 CO + 4 H₂

Reaksi ini adalah eksotermik dan panas yang dihasilkan dapat digunakan secara in-situ untuk menggerakkan reaksi steam-methane reforming.

Ketika dua proses tersebut dikombinasikan, proses ini disebut sebagai autothermal reforming. Untuk menghasilkan stoikiometri yang sesuai dalam sintesis methanol, rasio CO and H₂ dapat diatur dengan menggunakan reaksi perpindahan air-gas (the water-gas shift reaction):

CO + H₂O → CO₂ + H₂,

Karbon monoksida dan hidrogen kemudian bereaksi dengan katalis kedua untuk menghasilkan metanol.

Saat ini, katalis yang umum digunakan adalah campuran tembaga, seng oksida, dan alumina, yang pertama kali digunakan oleh ICI di tahun 1966. Pada 5–10 MPa (50–100 atm) dan 250 °C, ia dapat mengkatalisis produksi metanol dari karbon monoksida dan hidrogen dengan selektifitas yang tinggi:

CO + 2 H₂ → CH₃OH

Sangat perlu diperhatikan bahwa setiap produksi gas sintesis dari metana menghasilkan 3 mol hidrogen untuk setiap mol karbon monoksida, sedangkan sintesis metanol hanya memerlukan 2 mol hidrogen untuk setiap mol karbon monoksida.

Salah satu cara mengatasi kelebihan hidrogen ini adalah dengan menginjeksikan karbon dioksida ke dalam reaktor sintesis metanol, dimana ia akan bereaksi membentuk metanol sesuai dengan reaksi kimia berikut:

CO₂ + 3 H₂ → CH₃OH + H₂O

Walaupun gas alam merupakan bahan yang paling ekonomis dan umum digunakan untuk menghasilkan metanol, bahan baku lain juga dapat digunakan.

Ketika tidak terdapat gas alam, produk petroleum ringan juga dapat digunakan. Di Afrika Selatan, sebuah perusahaan (Sasol) menghasilkan metanol dengan menggunakan gas sintesis dari batu bara.

3. Penggunaan hidrogen sangat menguntungkan

Ketika hidrogen dikombinasikan dengan oksigen dalam sel bahan bakar, energi dalam bentuk listrik yang dihasilkan. Listrik ini dapat digunakan untuk kendaraan kekuasaan, sebagai sumber panas dan untuk keperluan lainnya. Keuntungan dari menggunakan hidrogen sebagai pembawa energi adalah bahwa ketika menggabungkan dengan oksigen produk sampingan hanya air dan panas.

Efek rumah kaca tidak ada atau partikel lain yang diproduksi dengan menggunakan sel bahan bakar hidrogen.

Hidrogen dapat diproduksi secara lokal dari berbagai sumber. Hidrogen dapat diproduksi baik terpusat, dan kemudian didistribusikan, atau penukaran di mana ia akan digunakan. Gas hidrogen dapat diproduksi dari metana, bensin, biomassa, batubara atau air. Masing-masing sumber membawa dengan itu jumlah yang berbeda dari polusi, tantangan teknis, dan kebutuhan energi.

Dengan meningkatnya penggunaan hidrogen dan kemajuan teknis, biaya produksi, distribusi dan manufaktur produk akan menjadi semakin terjangkau. Dengan terus membangun kemitraan antara bisnis, pemerintah, universitas dan non-profit organisasi hidrogen akan menjadi fondasi ekonomi energi yang berkelanjutan.

4.     Dalam bidang fisika dan teknik

·     Sebagai shielding gas

Shielding gas adalah gas-gas inert atau semi lembam yang umum digunakan dalam beberapa proses pengelasan, terutama gas metal arc welding dan gas tungsten arc welding (GMAW dan GTAW, lebih dikenal sebagai TIG MIG dan masing-masing).

Tujuan mereka adalah untuk melindungi daerah las dari gas atmosfer, seperti oksigen, nitrogen, karbon dioksida, dan uap air.

Tergantung pada bahan yang dilas, gas-gas atmosfer dapat mengurangi kualitas las atau membuat proses pengelasan lebih sulit untuk digunakan.

Proses las busur yang lain menggunakan metode lain untuk melindungi las dari atmosfer juga - logam las busur terlindung, misalnya, menggunakan elektroda tercakup dalam fluks yang menghasilkan karbon dioksida ketika dikonsumsi, gas semi lembam yang merupakan shielding gas diterima untuk baja las.

Penanganan pilihan las gas dapat menyebabkan las berpori dan lemah, atau hujan rintik-rintik yang berlebihan, yang terakhir, sementara tidak mempengaruhi las itu sendiri, menyebabkan hilangnya produktivitas karena tenaga kerja yang dibutuhkan untuk menghapus tetes tersebar.

·     Zat pendingin rotor

Hidrogen juga dipakai sebagai zat pendingin rotor dalam generator listrik di stasiun penghasil listrik. H₂ digunakan sebagai pendingin rotor di generator pembangkit listrik karena ia mempunyai konduktivitas termal yang paling tinggi di antara semua jenis gas.

Rotor coil terbuat dari tembaga berlubang sebagai laluan hidrogen untuk mendinginkan rotor coil. Rotor coil harus didesain kuat menghadapi stress karena rotasi dan thermal expansion. Saat start, shutdown maupun perubahan beban generator, lilitan dari rotor akan bergerak relatif terhadap strukturnya sehingga disediakan jarak ruang dan slip layer untuk memungkinkan pergerakan ini dengan mengurangi gaya gesek yang terjadi sehingga vibrasi rotor dapat dihindari.

PLTU 1 Banten Suralaya menggunakan hidrogen sebagai pendingin rotor coil dan stator core.

Pendinginan dengan hidrogen memiliki beberapa keuntungan diantaranya mengurangi rugi angin (windage loss) karena densitas hidrogen hanya 7% dibandingkan udara, konduktivitas termal yang tinggi (7x udara), koefisien transfer panas yang tinggi (135% dari udara) dan mengurangi resiko korona yang mungkin ada jika menggunakan udara.

5.     Kandungan hidrogen dalam air

Dalam penelitian ilmiah yang dilakukan oleh Dr. Shirahata di Universitas Kyusu, Jepang, ditemukan bahwa kandungan Air Ajaib berbeda dengan kandungan air minum biasa. Perbedaannya adalah kandungan hidrogen yang tersimpan dalam Air Ajaib.

Air ajaib mengandung hidrogen paling sedikit 200-300 kali dibandingkan air biasa. Setiap sumber mata air akan menghasilkan kandungan hydrogen yang berbeda, dimana jumlahnya kerap kali lebih besar.

Mengapa hidrogen berperan membantu masalah kesehatan dan memperlambat proses penuaan?

Hidrogen yang larut dalam air merupakan antioksidan yang sempurna karena kemampuannya untuk menyumbangkan/menstabilkan elektron sehingga akan menstabilkan radikal bebas. Radikal bebas adalah salah satu penyebab utama penuaan dan masalah berbagai penyakit.

Setiap hari kita merasakan radikal bebas, dari bahan kimia dan racun rumah tangga, polusi lingkungan, penggunaan obat-obatan yang berlebihan, merokok dan minuman beralkohol, produk olahan dan makanan olahan, serta air yang terkontaminasi.

Karena radikal bebas adalah salah satu penyebab utama penuaan dan menyingkirkan mereka adalah sangat penting agar Anda tetap sehat, oleh karena itu air yang kaya hydrogen sangat bernilai untuk melawan berbagai penyakit degeneratif.

6.     Sebagai pendeteksi kebocoran

Baru-baru ini hidrogen digunakan sebagai bahan campuran dengan nitrogen (kadangkala disebut forming gas) sebagai gas perunut untuk pendeteksian kebocoran gas yang kecil.

Aplikasi ini dapat ditemukan di bidang otomotif, kimia, pembangkit listrik, kedirgantaraan, dan industri telekomunikasi. Hidrogen adalah zat aditif (E949) yang diperbolehkan penggunaanya dalam ujicoba kebocoran bungkusan makanan dan sebagai antioksidan.

Posted By Sameera Chathuranga

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipisicing elit, sed do eiusmod tempor incididunt ut labore et dolore magna aliqua. Ut enim ad minim veniam, quis nostrud exercitation test link ullamco laboris nisi ut aliquip ex ea commodo consequat contact me

Thank You