ini ada beberapa tips sederhana yang saya dapatkan sewaktu browsing ,walaupun sederhana namun lumayan juga untuk mereka yang mau belajar membuat sendiri material hidrogen generator ,silahkan disimak sendiri
Kamis, 12 Februari 2009
Daftar Komponen:
9 1 Botol Electrolizer
9 1 Slang ke Mesin (± 50 cm)
9 1 Slang ke Udara (± 30 cm) (Optional)
9 Kabel +
9 Kabel –
9 6 Ikat Kabel
1. Buka Tebeng dan Dapatkan Kabel Warna ORANGE (+12V).
Hubungkan kabel (+) yang ada sekeringnya dengan kabel orange tersebut. Jika tidak mendapatkan kabel ORANGE cari
kabel lain yang memiliki voltase +12V menggunakan multimeter.
2. Hubungkan Kabel Satunya dengan Skun(Header Hitam) ke sembarang Bodi (ke mur saja gampang).
3. Hubungkan Slang Karet Hitam dari Tengah Tutup ke saluran
Hisap LowSpeed.
1. Kalau ada 2 lobang (motor baru) pada leher angsa pilih lobang yang mengarah langsung ke tanki bensin (bukan yang dari fuel heater).
2. Jika tidak ada lobang (motor lama) slang dimasukkan ke karet yang menghubungkan filter dengan karburator atau ke box filter yang paling dekat dengan karbuarator dengan cara melobangi dan memasukkan slang kedalamnya dan dilem.
Pemasangan Combo
1. Vaporizer = Electrolizer yang tidak terhubung dengan arus listrik. Evaporizer
dpt ditambahdengan bahan additif.
2. Electrolizer tidak boleh dicampurdengan bahan aditif selain katalis Sodium
Bicarbonate.
PILIH PREMIUM ATAU PERTAMAX
Mobil atau Motor kita baiknya diisi bensin apa ya? Ada pilihan bensin yaitu Premium, Pertamax dan Pertamax Plus yang merupakan produk Pertamina, dan ada juga bensin jenis lain dari perusahaan asing seperti Shell dan Petronas. Semakin banyak lagi pilihan kita.
Mesin mobil maupun motor memerlukan jenis bensin yang sesuai dengan desain mesin itu sendiri agar dapat bekerja dengan baik dan menghasilkan kinerja yang optimal. Jenis bensin tersebut biasanya diwakili dengan angka / nilai oktan (RON), misalnya Premium ber-oktan 88, Pertamax ber-oktan 92 dan seterusnya.
Semakin tinggi angka oktan, maka harga per liternya pun umumnya lebih tinggi. Namun belum tentu bahwa jika mengisi bensin ber-oktan tinggi pada mesin mobil/motor kita, kemudian akan menghasilkan tenaga yang lebih tinggi juga. Wah jadi bagaimana dong?
Jika kita cermati spesifikasi kendaraan kita (mobil atau motor) pada brosur yang baik akan menampilkan informasi rasio kompresi (Compression Ratio / CR). CR ini adalah hasil perhitungan perbandingan tekanan yang berkaitan dengan volume ruang bakar terhadap jarak langkah piston dari titik bawah ke titik paling atas saat mesin bekerja. terlihat pada foto, bahwa CR mesin mobil Timor DOHC S515i adalah 9.3 : 1
Dari informasi spesifikasi brosur tersebut, kita bisa menentukan bahwa mesin mobil timor tersebut memerlukan jenis bensin yang bernilai oktan 92, yaitu bensin Pertamax.
Bagaimana jika diisi bensin dengan oktan lebih rendah?
Bensin dengan oktan rendah lebih mudah terbakar. Semakin tinggi nilai CR pada mesin artinya membutuhkan bensin bernilai oktan tinggi. Mesin berkompresi tinggi membuat bensin cepat terbakar (akibat tekanan yang tinggi), yang akan menjadi masalah adalah, ketika bensin terbakar lebih awal sebelum busi memercikkan api. Saat piston naik ke atas melakukan kompresi, bensin menyala mendahului busi, akibatnya piston seperti dipukul keras oleh ledakan ruang bakar tersebut. Kita sering mendengar istilah “Ngelitik†(pinging/knocking).
Bagaimana menggambarkan ‘kejam’nya ngelitik yang dirasakan piston? Ibarat telapak tangan kita ditusuk2 dengan paku… kira-kira begitu. Perlahan namun pasti.. membuat piston seperti permukaan bulan… dan bahkan bisa bolong!.. hiiii….
Saat terjadi ‘ngelitik’, bensin tidak menjadi tenaga yang terpakai. Kerja mesin tidak optimal. Kembali diulang, mesin yang CR nya tinggi, memerlukan bensin yang lambat terbakar. Semakin tinggi nilai CR, bensin harus semakin lambat terbakarnya (oktan tinggi).
Nah, jadi untuk teman-teman, cermati nilai CR mesin mobil/motor kita (bisa intip pada daftar di bawah), isilah bensin yang sesuai untuk mesin tersebut.
Bagaimana kalau diisi bensin dengan oktan lebih tinggi?
Bensin dengan oktan lebih tinggi (pertamax, pertamax plus, dsb), umumnya dilengkapi dengan aditif pembersih, dan sebagainya. Namun tidak banyak memberi penambahan tenaga, jadi angka oktan tinggi bukan artinya lebih ‘bertenaga’.
Karena benefitnya kurang sebanding jika dibanding harganya yang tinggi, maka ujung-ujungnya hanyalah merupakan pemborosan uang saja.
Kesimpulan:
- Dianjurkan mengisi bensin sesuai nilai rasio kompresi. (kecuali ada modifikasi lain).
- Semakin TINGGI nilai oktan, maka bensin semakin lambat terbakar (dikarenakan titik bakarnya lebih tinggi).
- Semakin TINGGI nilai oktan, maka bensin lebih sulit menguap (penguapan rendah)
- Bensin yang gagal terbakar (akibat oktan terlalu tinggi), bisa menyebabkan penumpukan kerak pada ruang bakar atau pada klep.
Solusi Alternatif
Banyak cara untuk menyiasati agar bisa menggunakan bensin Premium pada mesin yang ber-CR tinggi, namun mesin tidak mengalami ‘ngelitik’, antara lain:
- Menambahkan Octane Booster pada bensin (dimasukkan ke tangki bensin)
- Menggunakan katalis untuk menaikkan nilai oktan (biasanya mengandung timbal, tidak ramah lingkungan).
- Merubah derajat waktu pengapian (ignition timing) ke posisi yang lebih lambat (Retard).
- Menggunakan aplikasi water-injection (agak repot untuk perawatannya).
- dan lain-lain.
Fakta…
Pada kenyataannya.. banyak kita lihat, khususnya di SPBU, motor-motor baru yang berkompresi tinggi mengantri panjang di pompa bensin jenis Premium. Faktor ekonomi lebih mendesak ketimbang dampak rusak ke depan pada mesin motornya.. atau memang kurangnya informasi mengenai pemilihan bensin ini.
Bensin Oktan Kompresi
Premium 88 7:1 --> 9:1
Pertamax 92 9:1 --> 10:1
Pertamax Plus 95 10:1 --> 11:1
TANYA JAWAB SEPUTAR GAS HHO
CONTENT DI BAWAH INI DIAMBIL DARI
http://www.riskydigital.com/index.php?option=com_content&task=view&id=662&Itemid=131
Tanya Jawab
Berapa konsumsi listrik Electrolizer pada motor?
Tidak lebih dari 2A rata-rata 1.2A menghasilkan HHO sekitar 900 - 1200mm3
Apakah alat bisa meledak?
Bensin lebih berbahaya dibanding air :) mesin sudah memiliki katup hisap dan keluar (ke knalpot). Tentu dipandang dari segi bahaya kendaraan itu berbahaya karena mensuplay bensin+uap bensin ke dalam mesin, namun kenyataanya tidak terjadi masalah dengan itu karena sudah ada mekanismenya. Dibutuhkan panas yang sangat tinggi untuk membakar/meledakan HHO sehingga ruang pembakaran mesin merupakan habitat paling tepat!
Apakah jika bensin habis masih bisa berjalan?
Untuk menghasilkan kendaraan yang murni HHO diperlukan arus yang besar >25A yang langsam jadi >50A. Disain dinamo kendaraan misal motor rata-rata mensuplai tidak lebih dari 2A yang dibagi untuk berbagai keperluan kelistrikan kendaraan. Jadi untuk membuat suplay arus >50A perlu modifikasi pada disain dinamo. Jadi device ini berfungsi seperti halnya oksigen untuk orang sakit tentu akan lebih segar, sehat dan bertenaga :)
Apakah bisa menggunakan air biasa?
Bisa! yang penting jernih (lihat penjelasan di atas).
Berapa ukuran botol yang optimal?
Sekitar 500ml, diisi dengan air 220ml dan katalis Sodium Bicarbonate 1 sendok teh. Cukup untuk kendaraan hingga 1000cc jika lebih tambahkan botol (multicell) tidak disarankan mengguakan botol yang besar karena tidak efektif.
Apakah elektroda dapat menggunakan logam lain selain stainlesteel?
Dapat saja, tetapi akan cepat menghasilkan kotoran/residu yang tidak diharapkan dari proses elektrolisis (lihat gambar botol dengan hasil air hijau & coklat). Kualitas elektroda sangat berpengaruh. Gunakan stainlesteel Murni!! Sebisa munkin.
Apakah HHO yang masuk apakah tidak tercampur dengan uap air?
Tidak masalah selama yang masuk H2O gas justru vaporizer digunakan untuk menghasikan H2O fase gas, terlebih pada saat ditambah aditif accetone maka akan lebih meningkatkan power mesin karena itulah yang anda rasakan pada saat menggunakan waterhybrid. Misal sedikit air yang masuk dalam mesin juga tidak masalah karena akan terbakar juga. Kalau dalam jumlah yang berlimpah tentu mesin sudah macettt :)
Apakah dengan electrolizer adalah alat penghemat bbm?
Electrolizer adalah device penghasil HHO salah satu efek menggunakan alat (device) ini adalah peningkatan power. Peningkatan power ini dapat dimanfaatkan untuk lebih mengefisienkan pembakaran fuel (bbm), bagaimana menghemat (mengefisienkan pembakaran) bbm dapat dilihat pada Topik : "Mengefisienkan Penggunaan BBM". Tidak ada alat yang serta merta menghemat bbm, karena itu tergantung dari beberapa faktor salah satunya cara mengendarai, aerodinamika, dll (silakan lihat dalam topik tersebut).
Apa manfaat yang langsung dirasakan pada saat memasang device ini?
1. Daya ledak tinggi (Power Mesin Meningkat) 2. Mesin lebih lembut 3. Mengurangi deposit karbon & mencegah terbentuknya kembali, 4. Transmisi Ringan dan berbagai manfaat lainnya.
Apakah bentuk dan materi botol berpengaruh terhadap efek penggunaan device ini?
Ya, karena tidak hanya produksi HHO saja yang berpengaruh terhadap manfaat penggunaan alat ini, tetapi bagaimana volume, kelancaran udara masuk dan terhisap oleh mesin berpengaruh juga terhadap kelembutan mesin. Pada umumnya orang beranggapan kendaraan lembut bergatung hanya pada suspensi. Suspensi yang banyak dipasang dikendaraan adalah tipe spring. Sangat jarang yang menggunakan tipe bump stop, yaitu yang berfungsi meredam kendaraan pada saat melaju kencang di jalan yang (gronjal-gronjal :jw) contohnya polisi tidur pendek yang berjajar banyak. Adanya ruang udara yang terdapat pada botol menjadikannya sebagai ruang suspensi mesin yang sangat empuk dan efisien karena itulah materi dan bentuk botol dapat berpengaruh.
Apakah saluran udara perlu diberi filter?
Saluran udara sudah diberi filter sehingga selain mencegah kotoran masuk juga mencegah air muncrat akibat tekanan balik pada saat gagal stater (stater kick/manual).
Apakah perlu diberi pengontrol masukan HHO?
Belum perlu karena semakin banyak semakin bagus. Seperti yang dijelaskan diatas jika produksi HHO sudah berlimpah, malah bagus jika dibikin sesedikit mungkin menggunakan bbm atau bahkan tanpa sama sekali, hingga saat ini suplay listrik dari kendaraan masih belum cukup besar untuk menghasilkan kendaraan murni HHO kecuali dengan modifikasi.
Seberapa lama Air akan habis?
Kalau menunggu habis akan sangat lama >6bln karena ingat volume gas jauh lebih besar dari 220ml cair (liquid). Tapi sebelum habis pasti air sudah diganti karena kotor. Kotor ini karena selain bercampur dengan materi2 udara (gas buang kendaraan lain) juga bergantung dengan kualitas elektroda yang digunakan sehingga untuk mendapatkan HHO yang optimal maka jangan biarkan air sampai kerung (warna coklat tua kalau kuning biasa). Yang penting selama HHO masih berproduksi banyak meski keruh air dapat digunakan meski mengganti lebih disarankan. Toh air juga sangat murah + Baking Soda (Sodium Bicarbonate) juga sangat murah di swalayan. Air juga cukup air bening untuk mengindari materi lain/bahan organik yang tidak diperlukan karena dapat mempercepat kekeruhan. Jika anda sempat ke apotek/toko kimia membeli H2O murni juga bagus meskipun dengan air minum galon juga bisa.
Apakah bisa digunakan untuk motor 2 tak?
Bisa bagaimanapun motor 2 tak masih memerlukan peningkatan efisiensi pembakaran yang lebih dan hal ini tidak akan membuat oli menjadi kering dan merusak mesin. Oli tetap bekerja seperti biasanya.
Apakah perlu setingan mesin supaya irit?
Pada dasarnya tidak ada setingan mesin yang irit buat smua kendaraan seperti yang dilakukan oleh banyak benkel (tak bikin setingan irit ya?). Kebanyakan benkel hanya mengukur pada RPM tanpa beban sedangkan pembakaran optimal dicapai pada saat menghasilkan torsi (rpm+tenaga) optimal. Nah tenaga ini bergantung pada keseluruhan bobot kendaraan+penumpang. Jadi akan lebih baik cari montir yang berpengalaman dan mengerti setiap konsumenya lebih baik lagi jika anda dapat menset kendaraan anda sendiri. Contoh: jika anda orang yang kurus menservis kendaraan pada montir yang besar dan tidak memahami bahwa motor itu digunakan oleh orang yang kurus pasti hasilnya tidak optimal (biasanya motor jadi ngeden:jw, 80Kmh dah banyak getaran dan tidak bisa melaju cepat lagi/susah untuk mendapatkan percepatan) pada kejadian sebaliknya akan didapat motor yang tidak bertenaga (ampang:jw). Jadi agak riwilah(ceriwis) jika anda menservis kendaraan supaya mendapatkan setingan yang sesuai dengan kebutuhan anda bukan kebutuhan/perasaan montir.
Apakah produksi HH akan mengurangi oksigen diudara?
Tentu tidak HHO yang diproduksi dari air, hasil dari pembakaran mesinn akan mengikat kembali Oksigen sehingga gas buang +H2O dalam bentuk gas. Oleh karena itulah penggunaan waterhybrid ini merupakan bentuk partisipasi aktif dalam gerakan bumiku biru. Perlu diingat bahwa udara sudah terlalu banyak tercemar karena CO dan gas/materi beracun lainya yang berbahaya serta mengikat panas sehingga emisi panas matahari terperangkap disekitar teresterial dan tidak dapat menembus balik ke atmosfer. Itulah yang menyebabkan panas yang berlebih di jalan raya yang membikin stress meski terdapat pohon - pohon karena bagaimanapun produksi O2 dari pohon tidak terlalu banyak. Anda bisa memperhatikan jalan yang rata akan lebih terasa panas dibanding jalan yang mendaki meski hanya 3-4derajat saja. Hal ini karena gas-gas buang dan materi beracun tadi memiliki bobot dan sehingga tidak akan mudah untuk terangkat ke atas tanpa ada aliran udara/angin yang mengangkatnya. Jadi bisa anda bayangkan jika semua atau paling tidak sebagian besar pengguna kendaraan menggunakan device ini yang mudah dibuat siapa saja maka akan lebih efektif dalam menurunkan panas global/lokal. HHO juga memiliki ciri daya ledak tinggi, tidak menghasilkan panas berlebih, dan akurat.
Apakah elemen akan korosi?
Tidak (sangat kecil sekali) jika menggunakan stainless murni. Warna coklat yang menempel hanya residu hasil elektrolisa akibat bahan & air yang tidak murni dan itu sangat wajar & mudah dibersihkan.
Bagaimana membersihkan elemen yang kotor?
Cukup disikat saja. Kalau anda memiliki adaptor cukup membalik polaritas, yaitu: elektroda yang biasanya dialiri + diganti menjadi kutub - dan sebaliknya sambil disikat dengan kondisi air belum dibuang, anda akan dengan sangat mudah membersihkan plak yang menempel dan elektroda menjadi bersih dan mengkilap kembali :)
Bagaimana dengan pendapat bahwa: 1. Hidrogen : gas yang mudah sekali terbakar 2. Uap bensin : gas yang relatif susah terbakar, sehingga butuh kompresi mesin & pengapian yang dimajukan (timing advance). Sehingga apa yang terjadi jika hidrogen & uap bensin dimasukkan ke dalam ruang bakar secara bersamaan...? jawab-nya adalah pre-detonation. Dimana pada saat hidrogen & uap bensin masuk ke ruang bakar, maka hidrogen akan terbakar terlebih dahulu dibanding uap bensin. Terbakarnya hidrogen akan menekan piston secara paksa utk turun, pahadal piston sedang bergerak naik utk meng-kompresi uap bensin. Kejadian inilah yang bisa menyebabkan piston bolong, setang piston bengkok, dll. Nah biar tidak terjadi kejadian spt di atas, maka timing pengapian harus di-adjust (dimundurkan).. konsekuensinya, piston tidak bolong, tapi tenaga mesin utk akselerasi bisa berkurang. Pernyataan di atas mengutip pendapat teman yang logikanya menurut saya masuk akal?
Device ini menghasilkan HHO yang sangat berbeda dengan Hidrogen murni. HHO memiliki sifat susah terbakar kecuali dengan panas yang sangat tinggi (lihat di atas) selanjutnya asumsi yang dikemukakan menjadi gugur karena HHO sangat berbeda dengan Hidrogen murni. Hidrogen murni sangat berbahaya sehingga sulit digunakan menjadi bahan bakar :) jadi sebaiknya logika perlu diikuti dengan pemahaman yang komprehensif dan praktik yang benar sehingga dapat lebih holistik dalam memahami permasalahan dan kondisi sehingga yang dihasilkan adalah solusi yang bermanfaat bukan hanya menebar ketakutan yang dikarenakan wawasan yang sempit :) secara awam juga mudah: bahkan di luar negeri sudah mengimplementasikan hal ini dan tidak terjadi apa yang diasumsikan tadi, mengapa? Karena asumsinya salah :) yang jelas jangan hanya selalu bergulat dengan teori - teori mulu, coba dipraktekan untuk menguji setiap teori :) dan teori juga bisa tidak tepat jika pada dipraktekan tidak menghasilkan hasil yang sesuai jika pre-condition sudah sama persis sehingga perlu dikoreksi. Itulah perlunya riset - riset sehingga iptek selalu maju tidak hanya mandeg dan mereferensi dengan teori - teori dulu tanpa mengujinya.
Kita juga tidak akan pernah bisa memprediksi gempa kalau selalu berdasar teori bahwa gempa tidak dapat diprediksi dan selalu menghujat riset-riset yang mencoba memprediksi gempa. Jika anda berfikiran tidak bisa, Pasti Tidak Bisa! Coba cari jalan lain pasti bisa!!! dan itu bisa!!! Ingat Alam diciptakan dengan Aturan! Cari jalan untuk membaca aturan itu! Jika anda yakin Alam diciptakan Tuhan pasti anda bisa mendapatkanya, tetapi jika anda menuhankan ilmuwan pasti ilmu anda tidak lebih dari itu! (lihat topik: "Mitigasi GunungApi")
TIPS BIKIN MOBIL KITA LEBIH IRIT
Sekarang apa-apa serba mahal, jadi mungkin kita bisa menekan pengeluaran buat bensin yah. berikut ini adalah beberapa cara untuk mengemat bensin a.k.a BBM
1.
Nyetir dengan kecepatan tinggi, akselerasi mendadak dan mengerem mendadak apalagi ngebut jelas akan membuat bahan bakar boros.
2. Kecepatan ekonomis (± 15%)
Konsumsi bahan bakar akan naik drastis jika kita mengemudikan kendaraan melebihi kecepatan 100km/j. Hal ini berbeda untuk tiap-tiap mobil karena masing-masing mobil mempunyai nilai efisiensi optimal yang berbeda.
3. Kurangi bobot / beban pada kendaraan.
Singkirkan barang-barang yang tidak perlu dalam mobil, selain mobil lebih rapi juga akan mengiritkan bahan bakar. Penambahan berat 50 kg akan memboroskan mobil sekitar 2%. Namun besarnya tergantung dari prosentase beban tambahan dengan berat awal mobil. Efek boros akan lebih terasa pada mobil kecil dibandingkan mobil besar. Karena mobil besar biasanya memiliki tenaga dan torsi lebih besar, sehingga efek beban tidak terlalu berpengaruh.
Kita bisa rasakan perbedaan pemakaian bahan bakar jika mobil kita tidak berpenumpang dengan terisi penuh oleh penumpang apalagi penumpangnya berbadan besar / over weight.
4. Jangan terlalu lama saat pemanasan mesin.
Pemanasan mesin secukupnya saja, terlalu lama menghidupkan mesin tanpa berjalan akan mengakhibatkan pemborosan.
5. Pindah presneleng disaat yang tepat.
Sesegera mungkin mengoper presneleng ke gigi lebih tinggi disaat torsi optimum tercapai. Ciri-cirinya suara mesin meraung kelebihan tenaga, sesegera mungkin pindah kegigi lebih tinggi. Jangan sungkan pindah gigi ke gigi tertinggi bila sudah memungkinkan, biasanya gigi tertinggi memiliki karakter overdrive, artinya putaran mesin lebih rendah dari putaran output trasmisi.
Untuk mobil A/T od nya dinyalakan dan posisikan swit ke econo jangan power.
6. Cari jalur terdekat ke tujuan.
7. Hindari jam sibuk / jam macet.
8. Pilih mobil teririt bila punya lebih satu mobil.
City car sangat disarankan dibandingkan SUV.
Tips yang membutuhkan biaya.
1. Periksa kondisi kendaraan.
Mesin sehat pemakaian bahan bakar akan menjadi lebih irit karena bahan bakar akan diubah menjadi tenaga dan tidak banyak yang terbuang sia-sia. Tekanan angin ban yang normal akan mengurangi gesekan ban terhadap jalan. Tekanan angin ban yang kurang akan membuat laju kendaraan menjadi berat. Periksa rem, rem macet akan menghambat laju kendaraan yang ujung-ujungnya bahan bakar menjadi boros.
Tips paling hemat
1. Nebeng teman.
Cara penghematan teririt adalah nebeng teman / saudara karena kita tidak perlu keluar uang untuk beli bahan bakar.
Senin, 26 Januari 2009
ALL ABOUT HIDROGEN
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air, genes: membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia.
Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta.[1] Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.[2]
Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik. Hidrogen sangat penting dalam reaksi asam basa yang mana banyak rekasi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut. Oleh karena hidrogen merupakan satu-satunya atom netral yang persamaan Schrödingernya dapat diselesaikan secara analitik, kajian pada energetika dan ikatan atom hidrogen memainkan peran yang sangat penting dalam perkembangan mekanika kuantum.
SIFAT KIMIA
karakteristik hidrogen dengan berbagai macam logam merupakan subyek yang sangat penting dalam bidang metalurgi (karena perapuhan hidrogen dapat terjadi pada kebanyakan logam [3]) dan dalam riset pengembangan cara yang aman untuk meyimpan hidrogen sebagai bahan bakar.[4] Hidrogen sangatlah larut dalam berbagai senyawa yang terdiri dari logam tanah nadir dan logam transisi[5] dan dapat dilarutkan dalam logam kristal maupun logam amorf.[6] Kelarutan hidrogen dalam logam disebabkan oleh distorsi setempat ataupun ketidakmurnian dalam kekisi hablur logam.
PEMBAKARAN
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas.[8] Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol[9]. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)[10]
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C.[11] Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Kasus meledaknya pesawat Hindenburg adalah salah satu contoh terkenal dari pembakaran hidrogen.[12] Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. Dalam kasus kecelakaan Hidenburg, dua pertiga dari penumpang pesawat selamat dan kebanyakan kasus meninggal disebabkan oleh terbakarnya bahan bakar diesel yang bocor.[13]
H2 bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida
ARAS TENAGA ELEKTRON
keadaan dasar elektron pada atom hidrogen adalah −13.6 eV, yang ekuivalen dengan foton ultraviolet kira-kira 92 nm.[15]
Aras tenaga hidrogen dapat dihitung dengan cukup akurat menggunakan model atom Bohr yang menggambarkan elektron beredar mengelilingi proton dengan analogi Bumi beredar mengelilingi matahari. Oleh karena diskretisasi momentum sudut yang dipostulatkan pada awal mekanika kuantum oleh Bohr, elektron pada model Bohr hanya dapat menempati jarak-jarak tertentu saja dari proton dan oleh karena itu hanya beberapa energi tertentu saja yang diperbolehkan.[16]
Deskripsi atom hidrogen yang lebih akurat didapatkan dengan perlakuan mekanika kuantum murni menggunakan persamaan Schrödinger atau dengan perumusan integral lintasan Feyman untuk menghitung rapat kementakan elektron di sekitar proton.[17]
BENTUK MOLEKUL UNSUR
Terdapat dua jenis molekul diatomik hidrogen yang berbeda berdasarkan spin relatif inti.[18] Dalam bentuk ortohidrogen, spin dari dua proton adalah paralel dan dalam keadaan triplet; dalam bentuk parahidrogen, spin-nya adalah antiparalel dan dalam keadaan singlet. Pada keadaan standar, gas hidrogen terdiri dari 25% bentuk para dan 75% bentuk orto, juga dikenal dengan sebutan "bentuk normal".[19] Rasio kesetimbangan antara ortohidrogen dan parahidrogen tergantung pada termperatur. Namun oleh karena bentuk orto dalam keadaan tereksitasi, bentuk ini tidaklah stabil dan tidak bisa dimurnikan. Pada suhu yang sangat rendah, hampir semua hidrogen yang ada adalah dalam bentuk parahidrogen. Sifat fisik dari parahidrogen murni berbeda sedikit dengan "bentuk normal".[20] Perbedaan orto/para juga terdapat pada molekul yang terdiri dari atom hidrogen seperti air dan metilena.[21]
Antarubahan yang tidak dikatalis antara H2 para dan orto meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur; oleh karenanya H2 yang diembunkan dengan cepat mengandung banyak hidrogen dalam bentuk orto yang akan berubah menjadi bentuk para dengan sangat lambat.[22] Nisbah orto/para pada H2 yang diembunkan adalah faktor yang perlu diperhitungkan dalam persiapan dan penyimpanan hidrogen cair: antarubahan dari bentuk orto ke para adalah eksotermik dan dapat menghasilan bahang yang cukup untuk menguapkan hidrogen cair tersebut dan menyebabkan berkurangnya komponen cair. Katalis untuk antarubahan orto-para, seperti misalnya senyawa besi, sering digunakan selama pendinginan hidrogen.[23]
Sebuah bentuk molekul yang disebut molekul hidrogen terprotonasi, atau H3+, ditemukan pada medium antarbintang (Interstellar medium) (ISM), dimana ia dihasilkan dengan ionisasi molekul hidrogen dari sinar kosmos. Molekul ini juga dapat dipantau di bagian atas atmosfer planet Yupiter. Molekul ini relatif cukup stabil pada lingkungan luar angkasa oleh karena suhu dan rapatan yang rendah. H3+ adalah salah satu dari ion yang paling melimpah di alam semesta ini, dan memainkan peran penting dalam proses kimia medium antarbintang.[24]
BENTUK MONOATOMIK
Atom H, juga disebut hidrogen nasen atau hidrogen atomik, diklaim eksis secara fana namun cukup lama untuk menimbulkan reaksi kimia. Menurut klaim itu, hidrogen nasen dihasilkan secara in situ, biasanya reaksi antara seng dengan asam, atau dengan elektrolisis pada katoda. Sebagai molekul monoatomik, atom H sangat reaktif dan oleh karena itu adalah reduktor yang lebih kuat dari H2 diatomik, namun pertanyaan kuncinya terletak pada keberadaan atom H itu sendiri. Konsep ini lebih populer di bidang teknik dan di literatur-literatur lama.
Hidrogen nasen diklaim mereduksi nitrit menjadi ammonia atau arsenik menjadi arsina bahkan dalam keadaan lunak. Penelitian yang lebih mendetil menunjukkan lintasan alternatif lainnya dan bukanlah atom H.
Atom hidrogen dapat dihasilkan pada temperatur yang cukup tinggi (>2000 K) agar molekul H2 dapat berdisosiasi. Selain itu, radiasi elektromagentik di atas 11 eV juga dapat diserap H2 dan menyebabkan disosiasi.
Kadang kala, hidrogen yang terserap secara kimiawi pada permukaan logam juga dirujuk sebagai hidrogen nasen, walaupun terminologi ini sudah mulai ditinggalkan. Pandangan lainnya mengatakan bahwa hidrogen yang terserap secara kimiawi itu "kurang reaktif" dari hidrogen nasen disebabkan oleh ikatan yang dihasilkan oleh permukaan katalis logam tersebut.
SENYAWA
Senyawa kovalen dan senyawa organik
Walaupun H2 tidaklah begitu reaktif dalam keadaan standar, ia masih dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur. Jutaan jenis hidrokarbon telah diketahui, namun itu semua tidaklah dihasilkan secara langsung dari hidrogen dan karbon. Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan unsur yang lebih elektronegatif seperti halogen (F, Cl, Br, I); dalam senyawa ini hidrogen memiliki muatan parsial positif.[25] Ketika berikatan dengan fluor, oksigen ataupun nitrogen, hidrogen dapat berpartisipasi dalam bentuk ikatan non-kovalen yang kuat, yang disebut dengan ikatan hidrogen yang sangat penting untuk menjaga kestabilan kebanyakan molekul biologi.[26][27] Hidrogen juga membentuk senyawa dengan unsur yang kurang elektronegatif seperti logam dan metaloid, yang mana hidrogen memiliki muatan parsial negatif. Senyawa ini dikenal dengan nama hidrida.[28]
Hidrogen membentuk senyawa yang sangat banyak dengan karbon. Oleh karena asosiasi senyawa itu dengan kebanyakan zat hidup, senyawa ini disebut sebagai senyawa organik[29]. Studi sifat-sifat senyawa tersebut disebut kimia organik[30] dan studi dalam konteks kehidupan organisme dinamakan biokimia.[31] Pada beberapa definisi, senyawa "organik" hanya memerlukan atom karbon untuk disebut sebagai organik. Namun kebanyakan senyawa organik mengandung atom hidrogen. Dan oleh karena ikatan ikatan hidrogen-karbon inilah yang memberikan karakteristik sifat-sifat hidrokarbon, ikatan hidrogen-karbon diperlukan untuk beberapa definisi dari kata "organik" di kimia.[29]
Dalam kimia anorganik, hidrida dapat berperan sebagai ligan penghubung yang menghubungkan dua pusat logam dalam kompleks berkoordinasi. Fungsi ini umum ditemukan pada unsur golongan 13, terutama pada kompleks borana (hidrida boron) dan aluminium serta karborana yang bergerombol.[32]
[sunting] Hidrida
Senyawa hidrogen sering disebut sebagai hidrida, sebuah istilah yang tidak mengikat. Oleh kimiawan, istilah "hidrida" biasanya memiliki arti atom H yang mendapat sifat anion, ditandai dengan H−. Keberadaan anion hidrida, dikemukakan oleh Gilbert N. Lewis pada tahun 1916 untuk gologngan I dan II hidrida garam, didemonstrasikan oleh Moers pada tahun 1920 dengan melakukan elektrolisis litium hidrida cair (LiH) yang menghasilkan sejumlah hidrogen pada anoda.[33] Untuk hidrida selain logam golongan I dan II, istilah ini sering kali membuat kesalahpahaman oleh karena elektronegativitas hidrogen yang rendah. Pengecualian adalah hidrida golongan II BeH2 yang polimerik. Walaupun hidrida dapat dibentuk dengan hampir semua golongan unsur, jumlah dan kombinasi dari senyawa bervariasi, sebagai contoh terdapat lebih dari 100 hidrida borana biner yang diketahui, namun cuma satu hidrida aluminium biner yang diketahui.[34] Hidrida indium biner sampai sekarang belum diketahui, walaupun sejumlah komplek yang lebih besar eksis.[35]
[sunting] Proton dan asam
Oksidasi H2 secara formal menghasilkan proton H+. Spesies ini merupakan topik utama dari pembahasan asam, walaupun istilah proton digunakan secara longgar untuk merujuk pada hidrogen kationik yang positif dan ditandai dengan H+. Proton H+ tidak dapat ditemukan berdiri sendiri dalam laurtan karena ia memiliki kecenderungan mengikat pada atom atau molekul yang memiliki elektron. Untuk menghindari kesalahpahaman akan "proton terlarut" dalam larutan, larutan asam sering dianggap memiliki ion hidronium (H3O+) yang bergerombol membentuk H9O4+.[36] Ion oksonium juga ditemukan ketika air berada dalam pelarut lain.[37]
Walaupun sangat langka di bumi, salah satu ion yang paling melimpah dalam alam semesta ini adalah H3+, dikenal sebagai molekul hidrogen terprotonasi ataupun kation hidrogen triatomik.
ISOTOP
Hidrogen memiliki tiga isotop alami, ditandai dengan 1H, 2H, dan 3H. Isotop lainnya yang tidak stabil (4H to 7H) juga telah disintesiskan di laboratorium namun tidak pernah dijumpai secara alami.[39][40]
* 1H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99.98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh karena inti atom isotop ini hanya memiliki proton tunggal, ia diberikan nama yang deskriptif sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.[41]
* 2H, isotop hidrogen lainnya yang stabil, juga dikenal sebagai deuterium dan mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif, dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda non-radioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut 1H-spektroskopi NMR.[42] Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial.[43]
* 3H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif, dan mereras menjadi Helium-3 melalui pererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun.[32] Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi; tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir.[44] Ia juga digunakan dalam reaksi fusi nuklir,[45] sebagai penanda dalam geokimia isotop,[46] dan terspesialisasi pada peralatan self-powered lighting.[47] Tritium juga digunakan dalam penandaan percobaan kimia dan biologi sebagai radiolabel.[48]
Hidrogen adalah satu-satunya unsur yang memiliki tiga nama berbeda untuk isotopnya. (Dalam awal perkembangan keradioaktifitasan, beberapa isotop radioaktif berat diberikan nama, namun nama-nama tersebut tidak lagi digunakan). Simbol D dan T kadang-kadang digunakan untuk merujuk pada deuterium dan tritium, namun simbol P telah digunakan untuk merujuk pada fosfor, sehingga tidak digunakan untuk merujuk pada protium.[49] Dalam tatanama IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry mengijinkan penggunaan D, T, 2H, dan 3H walaupun 2H dan 3H lebih dianjurkan.
KEBERADAAN ALAMI
Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom.[51] Unsur ini ditemukan dalam kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet-planet gas raksasa. Awan molekul dari H2 diasosiasikan dengan pembentukan bintang. Hidrogen memainkan peran penting dalam pemberian energi bintang melalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.[52]
Di seluruh alam semesta ini, hidrogen kebanyakan ditemukan dalam keadaan atomik dan plasma yang sifatnya berbeda dengan molekul hidrogen. Sebagai plasma, elektron hidrogen dan proton terikat bersama, dan menghasilkan konduktivitas elektrik yang sangat tinggi dan daya pancar yang tinggi (menghasilkan cahaya dari matahari dan bintang lain). Partikel yang bermuatan dipengaruhi oleh medan magnet dan medan listrik. Sebagai contoh, dalam angin surya, partikel-partikel ini berinteraksi dengan magnetosfer bumi dan mengakibatkan arus Birkeland dan fenomena Aurora. Hidrogen ditemukan dalam keadaan atom netral di medium antarbintang. Sejumlah besar atom hidrogen netral yang ditemukan di sistem Lyman-alpha teredam diperkirakan mendominasi rapatan barionik alam semesta sampai dengan pergeseran merah z=4.[53]
Dalam keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam keadaan gas diatomik, H2 (silakan lihat tabel data). Namun, gas hidrogen sangatlah langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena beratnya yang ringan yang menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi. Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur paling melimpah di permukaan bumi ini.[54] Kebanyakan hidrogen bumi berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air.[32] Gas hidrogen dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan merupakan komponen alami dari kentut. Penggunaan metana sebagai sumber hidrogen akhir-akhir ini juga menjadi semakin penting.
SEJARAH
Penemuan dan penggunaan
Gas hidrogen, H2, pertama kali dihasilkan secara artifisial oleh T. Von Hohenheim (dikenal juga sebagai Paracelsus, 1493–1541) melalui pencampuran logam dengan asam kuat.[56] Dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini adalah unsur kimia yang baru. Pada tahun, Robert Boyle menemukan kembali dan mendeskripsikan reaksi antara besi dan asam yang menghasilkan gas hidrogen.[57] Pada tahun 1766, Henry Cavendish adalah orang yang pertama mengenali gas hidrogen sebagai zat diskret dengan mengidentifikasikan gas tersebut dari reaksi logam-asam sebagai "udara yang mudah terbakar". Pada tahun 1781 dia lebih lanjut menemukan bahwa gas ini menghasilkan air ketika dibakar.[58][59] Pada tahun 1783, Antoine Lavoisier memberikan unsur ini dengan nama hidrogen (dari Bahasa Yunani hydro yang artinya air dan genes yang artinya membentuk)[60] ketika dia dan Laplace mengulang kembali penemuan Cavendish yang mengatakan pembakaran hidrogen menghasilkan air.[59]
Hidrogen pertama kali dicairkan oleh James Dewar pada tahun 1898 dengan menggunakan penemuannya, guci hampa.[59] Dia kemudian menghasilkan hidrogen padat setahun kemudian.[59] Deuterium ditemukan pada tahun 1931 Desember oleh Harold Urey, dan tritium dibuat pada tahun 1934 oleh Ernest Rutherford, Mark Oliphant, and Paul Harteck.[58] Air berat, yang mengandung deuterium menggantikan hidrogen biasa, ditemukan oleh Urey dkk. pada tahun 1932.[59] Salah satu dari penggunaan pertama H2 adalah untuk sinar sorot.[59]
Balon pertama yang diisikan dengan hidrogen diciptakan oleh Jacques Charles pada tahun 1783.[59] Hidrogen memberikan tenaga dorong untuk perjalanan udara yang aman dan pada tahun 1852 Henri Giffard menciptakan kapal udara yang diangkat oleh hidrogen.[59] Bangsawan Jerman Ferdinand von Zeppelin mempromosikan idenya tentang kapal udara yang diangkat dengan hidrogen dan kemudian dinamakan Zeppelin dengan penerbangan perdana pada tahun 1900.[59] Penerbangan yang terjadwal dimulai pada tahun 1910 dan sampai pecahnya Perang dunia II, Zeppelin telah membawa 35.000 penumpang tanpa insiden yang serius.
Penerbangan tanpa henti melewati samudra atlantik pertama kali dilakukan kapal udara Britania R34 pada tahun 1919. Pelayanan penerbangan udara dipulihkan pada tahun 1920 dan penemuan cadangan helium di Amerika Serikat memberikan peluang ditingkatkannya keamanan penerbangan, namun pemerintah Amerika Serikat menolak menjual gas tersebut untuk digunakan dalam penerbangan. Oleh karenanya, gas H2 digunakan di pesawat Hindenburg, yang pada akhirnya meledak di langit New Jersey pada tanggal 6 Mei 1937.[59] Insiden ini ditayangkan secara langsung di radio dan direkam. Banyak yang menduga terbakarnya hidrogen yang bocor sebagai akibat insiden tersebut, namun investigasi lebih lanjut membuktikan sebab insiden tersebut karena terbakarnya salut fabrik oleh keelektrikan statis. Walaupun demikian, sejak itu keragu-raguan atas keamanan penggunaan hidrogen muncul.
PERANA DALAM TEORI KUANTUM
Oleh karena struktur atomnya yang relatif sederhana, atom hidrogen bersama dengan spektrum emisinya menjadi pusat perkembangan teori sturktur atom.[61] Lebih jauh lagi, kesederhanaan molekul hidrogen dan kationnya H2+ membantu pemahaman yang lebih jauh mengenai ikatan kimia.
Salah satu dari efek kuantum yang secara eksplisit disadari (namun masih belum sepenuhnya dimengerti saat itu) adalah pengamatan Maxwell yang melibatkan hidrogen setengah abad sebelum teori mekanika kuantum bener-benar berkembang. Maxwell mengamati bahwa kapasitas bahang spesifik dari H2 tidak sesuai dengan tren gas diatomik lainnya di bawah suhu kamar dan mulai menyerupai tren gas monoatomik di temperatur kriogenik. Menurut teori kuantum, sifat-sifat ini disebabkan oleh jarak antara aras tenaga rotasi hidrogen yang lebar oleh karena massanya yang ringan. Aras yang lebar ini menghambat partisi energi bahang secara merata menjadi gerak berputar hidrogen pada temperatur yang rendah. Gas diatomik yang terdiri dari atom-atom yang lebih berat tidak mempunyai aras tenaga yang cukup lebar untuk menyebabkan efek yang sama
APLIKASI
Sejumlah besar H2 diperlukan dalam industri petrokimia dan kimia. Penggunaan terbesar H2 adalah untuk memproses bahan bakar fosil dan dalam pembuatan ammonia. Konsumen utama dari H2 di kilang petrokimia meliputi hidrodealkilasi, hidrodesulfurisasi, dan penghidropecahan (hydrocracking). H2 memiliki beberapa kegunaan yang penting. H2 digunakan sebagai bahan hidrogenasi, terutama dalam peningkatan kejenuhan dalam lemak takjenuh dan minyak nabati (ditemukan di margarin), dan dalam produksi metanol. Ia juga merupakan sumber hidrogen pada pembuatan asam klorida. H2 juga digunakan sebagai reduktor pada bijih logam.[63]
Selain digunakan sebagai pereaksi, H2 memiliki penerapan yang luas dalam bidang fisika dan teknik. Ia digunakan sebagai gas penameng di metode pengelasan seperti pengelasan hidrogen atomik.[64][65] H2 digunakan sebagai pendingin rotor di generator pembangkit listrik karena ia mempunyai konduktivitas termal yang paling tinggi di antara semua jenis gas. H2 cair digunakan di riset kriogenik yang meliputi kajian superkonduktivitas.[66] Oleh karena H2 lebih ringan dari udara, hidrogen pernah digunakan secara luas sebagai gas pengangkat pada kapal udara balon.[67]
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.[68] Hidrogen adalah zat aditif (E949) yang diperbolehkan penggunaanya dalam ujicoba kebocoran bungkusan makanan dan sebagai antioksidan.[69]
Isotop hidrogen yang lebih langka juga memiliki aplikasi tersendiri. Deuterium (hidrogen-2) digunakan dalam reaktor CANDU sebagai moderator untuk memperlambat neutron.[59] Senyawa deuterium juga memiliki aplikasi dalam bidang kimia dan biologi dalam kajian reaksi efek isotop.[70] Tritium (hidrogen-3) yang diproduksi oleh reaktor nuklir digunakan dalam produksi bom hidrogen,[71] sebagai penanda isotopik dalam biosains,[48] dan sebagai sumber radiasi di cat berpendar.[72]
Suhu pada titik tripel hidrogen digunakan sebagai titik acuan dalam skala temperatur ITS-90 (International Temperatur Scale of 1990) pada 13,8033 kelvin.
PEMBAWA ENERGI
Hidrogen bukanlah sumber energi,[74] kecuali dalam konteks hipotesis pembangkit listrik fusi nuklir komersial yang menggunakan deuterium ataupun tritium, sebuah teknologi yang perkembangannya masih sedikit.[75] Energi matahari berasal dari fusi nuklir hidrogen, namun proses ini sulit dikontrol di bumi.[76] Hidrogen dari cahaya matahari, organisme biologi, ataupun dari sumber listrik menghabiskan lebih banyak energi dalam pembuatannya daripada pembakarannya. Hidrogen dapat dihasilkan dari sumber fosil (seperti metana) yang memerlukan lebih sedikit energi daripada energi hasil pembakarannya, namun sumber ini tidak dapat diperbaharui, dan lagipula metana dapat langsung digunakan sebagai sumber energi.[74]
Rapatan energi per volume pada hidrogen cair maupun hidrogen gas pada tekanan yang praktis secara signifikan lebih kecil daripada rapatan energi dari bahan bakar lainnya, walaupun rapatan energi per massa adalah lebih tinggi.[74] Sekalipun demikian, hidrogen telah dibahas secara meluas dalam konteks energi sebagai pembawa energi.[77] Sebagai contoh, sekuestrasi CO2 yang diikuti dengan penangkapan dan penyimpanan karbon dapat dilakukan pada produksi H2 dari bahan bakar fosil.[78] Hidrogen yang digunakan pada transportasi relatif lebih bersih dengan sedikit emisi NOx,[79] tapi tanpa emisi karbon.[78] Namun, biaya infrastruktur yang diperlukan dalam membangun ekonomi hidrogen secara penuh sangatlah besar
REAKSI BIOLOGI
H2 adalah salah satu hasil produk dari beberapa jenis fermentasi anaerobik dan dihasilkan pula pada beberapa mikroorganisme, biasanya melalui reaksi yang dikatalisasikan dengan enzim hidrogenase yang mengandung besi atau nikel. Enzim-enzim ini mengkatalisasikan reaksi redoks reversibel antara H2 dengan komponen dua proton dan dua elektronnya. Gas hidrogen dihasilkan pada transfer reduktor ekuivalen yang dihasilkan selama fermentasi piruvat menjadi air.[81]
Pemisahan air, yang mana air terurai menjadi komponen proton, elektron, dan oksigen, terjadi pada reaksi cahaya pada proses fotosintesis. Beberapa organisme meliputi ganggang Chlamydomonas reinhardtii dan cyanobacteria memiliki tahap kedua, yaitu reaksi gelap, yang mana proton dan elektron direduksi menjadi gas H2 oleh hidrogenase tertentu di kloroplasnya.[82] Beberapa usaha telah diambil untuk secara genetik memodifikasi hidrogenase cyanobacteria untuk secara efisien mensintesis gas H2 dibawah keberadaan oksigen.[83] Usaha keras juga telah diambil dalam percobaan memodifikasi gen ganggang dan mengubahnya menjadi bioreaktor
Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta.[1] Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami di bumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.[2]
Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium, yang inti atomnya hanya mempunyai proton tunggal dan tanpa neutron. Senyawa ionik hidrogen dapat bermuatan positif (kation) ataupun negatif (anion). Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur dan dapat dijumpai dalam air dan senyawa-senyawa organik. Hidrogen sangat penting dalam reaksi asam basa yang mana banyak rekasi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut. Oleh karena hidrogen merupakan satu-satunya atom netral yang persamaan Schrödingernya dapat diselesaikan secara analitik, kajian pada energetika dan ikatan atom hidrogen memainkan peran yang sangat penting dalam perkembangan mekanika kuantum.
SIFAT KIMIA
karakteristik hidrogen dengan berbagai macam logam merupakan subyek yang sangat penting dalam bidang metalurgi (karena perapuhan hidrogen dapat terjadi pada kebanyakan logam [3]) dan dalam riset pengembangan cara yang aman untuk meyimpan hidrogen sebagai bahan bakar.[4] Hidrogen sangatlah larut dalam berbagai senyawa yang terdiri dari logam tanah nadir dan logam transisi[5] dan dapat dilarutkan dalam logam kristal maupun logam amorf.[6] Kelarutan hidrogen dalam logam disebabkan oleh distorsi setempat ataupun ketidakmurnian dalam kekisi hablur logam.
PEMBAKARAN
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas.[8] Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol[9]. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)[10]
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C.[11] Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Kasus meledaknya pesawat Hindenburg adalah salah satu contoh terkenal dari pembakaran hidrogen.[12] Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. Dalam kasus kecelakaan Hidenburg, dua pertiga dari penumpang pesawat selamat dan kebanyakan kasus meninggal disebabkan oleh terbakarnya bahan bakar diesel yang bocor.[13]
H2 bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida
ARAS TENAGA ELEKTRON
keadaan dasar elektron pada atom hidrogen adalah −13.6 eV, yang ekuivalen dengan foton ultraviolet kira-kira 92 nm.[15]
Aras tenaga hidrogen dapat dihitung dengan cukup akurat menggunakan model atom Bohr yang menggambarkan elektron beredar mengelilingi proton dengan analogi Bumi beredar mengelilingi matahari. Oleh karena diskretisasi momentum sudut yang dipostulatkan pada awal mekanika kuantum oleh Bohr, elektron pada model Bohr hanya dapat menempati jarak-jarak tertentu saja dari proton dan oleh karena itu hanya beberapa energi tertentu saja yang diperbolehkan.[16]
Deskripsi atom hidrogen yang lebih akurat didapatkan dengan perlakuan mekanika kuantum murni menggunakan persamaan Schrödinger atau dengan perumusan integral lintasan Feyman untuk menghitung rapat kementakan elektron di sekitar proton.[17]
BENTUK MOLEKUL UNSUR
Terdapat dua jenis molekul diatomik hidrogen yang berbeda berdasarkan spin relatif inti.[18] Dalam bentuk ortohidrogen, spin dari dua proton adalah paralel dan dalam keadaan triplet; dalam bentuk parahidrogen, spin-nya adalah antiparalel dan dalam keadaan singlet. Pada keadaan standar, gas hidrogen terdiri dari 25% bentuk para dan 75% bentuk orto, juga dikenal dengan sebutan "bentuk normal".[19] Rasio kesetimbangan antara ortohidrogen dan parahidrogen tergantung pada termperatur. Namun oleh karena bentuk orto dalam keadaan tereksitasi, bentuk ini tidaklah stabil dan tidak bisa dimurnikan. Pada suhu yang sangat rendah, hampir semua hidrogen yang ada adalah dalam bentuk parahidrogen. Sifat fisik dari parahidrogen murni berbeda sedikit dengan "bentuk normal".[20] Perbedaan orto/para juga terdapat pada molekul yang terdiri dari atom hidrogen seperti air dan metilena.[21]
Antarubahan yang tidak dikatalis antara H2 para dan orto meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur; oleh karenanya H2 yang diembunkan dengan cepat mengandung banyak hidrogen dalam bentuk orto yang akan berubah menjadi bentuk para dengan sangat lambat.[22] Nisbah orto/para pada H2 yang diembunkan adalah faktor yang perlu diperhitungkan dalam persiapan dan penyimpanan hidrogen cair: antarubahan dari bentuk orto ke para adalah eksotermik dan dapat menghasilan bahang yang cukup untuk menguapkan hidrogen cair tersebut dan menyebabkan berkurangnya komponen cair. Katalis untuk antarubahan orto-para, seperti misalnya senyawa besi, sering digunakan selama pendinginan hidrogen.[23]
Sebuah bentuk molekul yang disebut molekul hidrogen terprotonasi, atau H3+, ditemukan pada medium antarbintang (Interstellar medium) (ISM), dimana ia dihasilkan dengan ionisasi molekul hidrogen dari sinar kosmos. Molekul ini juga dapat dipantau di bagian atas atmosfer planet Yupiter. Molekul ini relatif cukup stabil pada lingkungan luar angkasa oleh karena suhu dan rapatan yang rendah. H3+ adalah salah satu dari ion yang paling melimpah di alam semesta ini, dan memainkan peran penting dalam proses kimia medium antarbintang.[24]
BENTUK MONOATOMIK
Atom H, juga disebut hidrogen nasen atau hidrogen atomik, diklaim eksis secara fana namun cukup lama untuk menimbulkan reaksi kimia. Menurut klaim itu, hidrogen nasen dihasilkan secara in situ, biasanya reaksi antara seng dengan asam, atau dengan elektrolisis pada katoda. Sebagai molekul monoatomik, atom H sangat reaktif dan oleh karena itu adalah reduktor yang lebih kuat dari H2 diatomik, namun pertanyaan kuncinya terletak pada keberadaan atom H itu sendiri. Konsep ini lebih populer di bidang teknik dan di literatur-literatur lama.
Hidrogen nasen diklaim mereduksi nitrit menjadi ammonia atau arsenik menjadi arsina bahkan dalam keadaan lunak. Penelitian yang lebih mendetil menunjukkan lintasan alternatif lainnya dan bukanlah atom H.
Atom hidrogen dapat dihasilkan pada temperatur yang cukup tinggi (>2000 K) agar molekul H2 dapat berdisosiasi. Selain itu, radiasi elektromagentik di atas 11 eV juga dapat diserap H2 dan menyebabkan disosiasi.
Kadang kala, hidrogen yang terserap secara kimiawi pada permukaan logam juga dirujuk sebagai hidrogen nasen, walaupun terminologi ini sudah mulai ditinggalkan. Pandangan lainnya mengatakan bahwa hidrogen yang terserap secara kimiawi itu "kurang reaktif" dari hidrogen nasen disebabkan oleh ikatan yang dihasilkan oleh permukaan katalis logam tersebut.
SENYAWA
Senyawa kovalen dan senyawa organik
Walaupun H2 tidaklah begitu reaktif dalam keadaan standar, ia masih dapat membentuk senyawa dengan kebanyakan unsur. Jutaan jenis hidrokarbon telah diketahui, namun itu semua tidaklah dihasilkan secara langsung dari hidrogen dan karbon. Hidrogen dapat membentuk senyawa dengan unsur yang lebih elektronegatif seperti halogen (F, Cl, Br, I); dalam senyawa ini hidrogen memiliki muatan parsial positif.[25] Ketika berikatan dengan fluor, oksigen ataupun nitrogen, hidrogen dapat berpartisipasi dalam bentuk ikatan non-kovalen yang kuat, yang disebut dengan ikatan hidrogen yang sangat penting untuk menjaga kestabilan kebanyakan molekul biologi.[26][27] Hidrogen juga membentuk senyawa dengan unsur yang kurang elektronegatif seperti logam dan metaloid, yang mana hidrogen memiliki muatan parsial negatif. Senyawa ini dikenal dengan nama hidrida.[28]
Hidrogen membentuk senyawa yang sangat banyak dengan karbon. Oleh karena asosiasi senyawa itu dengan kebanyakan zat hidup, senyawa ini disebut sebagai senyawa organik[29]. Studi sifat-sifat senyawa tersebut disebut kimia organik[30] dan studi dalam konteks kehidupan organisme dinamakan biokimia.[31] Pada beberapa definisi, senyawa "organik" hanya memerlukan atom karbon untuk disebut sebagai organik. Namun kebanyakan senyawa organik mengandung atom hidrogen. Dan oleh karena ikatan ikatan hidrogen-karbon inilah yang memberikan karakteristik sifat-sifat hidrokarbon, ikatan hidrogen-karbon diperlukan untuk beberapa definisi dari kata "organik" di kimia.[29]
Dalam kimia anorganik, hidrida dapat berperan sebagai ligan penghubung yang menghubungkan dua pusat logam dalam kompleks berkoordinasi. Fungsi ini umum ditemukan pada unsur golongan 13, terutama pada kompleks borana (hidrida boron) dan aluminium serta karborana yang bergerombol.[32]
[sunting] Hidrida
Senyawa hidrogen sering disebut sebagai hidrida, sebuah istilah yang tidak mengikat. Oleh kimiawan, istilah "hidrida" biasanya memiliki arti atom H yang mendapat sifat anion, ditandai dengan H−. Keberadaan anion hidrida, dikemukakan oleh Gilbert N. Lewis pada tahun 1916 untuk gologngan I dan II hidrida garam, didemonstrasikan oleh Moers pada tahun 1920 dengan melakukan elektrolisis litium hidrida cair (LiH) yang menghasilkan sejumlah hidrogen pada anoda.[33] Untuk hidrida selain logam golongan I dan II, istilah ini sering kali membuat kesalahpahaman oleh karena elektronegativitas hidrogen yang rendah. Pengecualian adalah hidrida golongan II BeH2 yang polimerik. Walaupun hidrida dapat dibentuk dengan hampir semua golongan unsur, jumlah dan kombinasi dari senyawa bervariasi, sebagai contoh terdapat lebih dari 100 hidrida borana biner yang diketahui, namun cuma satu hidrida aluminium biner yang diketahui.[34] Hidrida indium biner sampai sekarang belum diketahui, walaupun sejumlah komplek yang lebih besar eksis.[35]
[sunting] Proton dan asam
Oksidasi H2 secara formal menghasilkan proton H+. Spesies ini merupakan topik utama dari pembahasan asam, walaupun istilah proton digunakan secara longgar untuk merujuk pada hidrogen kationik yang positif dan ditandai dengan H+. Proton H+ tidak dapat ditemukan berdiri sendiri dalam laurtan karena ia memiliki kecenderungan mengikat pada atom atau molekul yang memiliki elektron. Untuk menghindari kesalahpahaman akan "proton terlarut" dalam larutan, larutan asam sering dianggap memiliki ion hidronium (H3O+) yang bergerombol membentuk H9O4+.[36] Ion oksonium juga ditemukan ketika air berada dalam pelarut lain.[37]
Walaupun sangat langka di bumi, salah satu ion yang paling melimpah dalam alam semesta ini adalah H3+, dikenal sebagai molekul hidrogen terprotonasi ataupun kation hidrogen triatomik.
ISOTOP
Hidrogen memiliki tiga isotop alami, ditandai dengan 1H, 2H, dan 3H. Isotop lainnya yang tidak stabil (4H to 7H) juga telah disintesiskan di laboratorium namun tidak pernah dijumpai secara alami.[39][40]
* 1H adalah isotop hidrogen yang paling melimpah, memiliki persentase 99.98% dari jumlah atom hidrogen. Oleh karena inti atom isotop ini hanya memiliki proton tunggal, ia diberikan nama yang deskriptif sebagai protium, namun nama ini jarang sekali digunakan.[41]
* 2H, isotop hidrogen lainnya yang stabil, juga dikenal sebagai deuterium dan mengandung satu proton dan satu neutron pada intinya. Deuterium tidak bersifat radioaktif, dan tidak memberikan bahaya keracunan yang signifikan. Air yang atom hidrogennya merupakan isotop deuterium dinamakan air berat. Deuterium dan senyawanya digunakan sebagai penanda non-radioaktif pada percobaan kimia dan untuk pelarut 1H-spektroskopi NMR.[42] Air berat digunakan sebagai moderator neutron dan pendingin pada reaktor nuklir. Deuterium juga berpotensi sebagai bahan bakar fusi nuklir komersial.[43]
* 3H dikenal dengan nama tritium dan mengandung satu proton dan dua neutron pada intinya. Ia memiliki sifat radioaktif, dan mereras menjadi Helium-3 melalui pererasan beta dengan umur paruh 12,32 tahun.[32] Sejumlah kecil tritium dapat dijumpai di alam oleh karena interaksi sinar kosmos dengan atmosfer bumi; tritium juga dilepaskan selama uji coba nuklir.[44] Ia juga digunakan dalam reaksi fusi nuklir,[45] sebagai penanda dalam geokimia isotop,[46] dan terspesialisasi pada peralatan self-powered lighting.[47] Tritium juga digunakan dalam penandaan percobaan kimia dan biologi sebagai radiolabel.[48]
Hidrogen adalah satu-satunya unsur yang memiliki tiga nama berbeda untuk isotopnya. (Dalam awal perkembangan keradioaktifitasan, beberapa isotop radioaktif berat diberikan nama, namun nama-nama tersebut tidak lagi digunakan). Simbol D dan T kadang-kadang digunakan untuk merujuk pada deuterium dan tritium, namun simbol P telah digunakan untuk merujuk pada fosfor, sehingga tidak digunakan untuk merujuk pada protium.[49] Dalam tatanama IUPAC, International Union of Pure and Applied Chemistry mengijinkan penggunaan D, T, 2H, dan 3H walaupun 2H dan 3H lebih dianjurkan.
KEBERADAAN ALAMI
Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom.[51] Unsur ini ditemukan dalam kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet-planet gas raksasa. Awan molekul dari H2 diasosiasikan dengan pembentukan bintang. Hidrogen memainkan peran penting dalam pemberian energi bintang melalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.[52]
Di seluruh alam semesta ini, hidrogen kebanyakan ditemukan dalam keadaan atomik dan plasma yang sifatnya berbeda dengan molekul hidrogen. Sebagai plasma, elektron hidrogen dan proton terikat bersama, dan menghasilkan konduktivitas elektrik yang sangat tinggi dan daya pancar yang tinggi (menghasilkan cahaya dari matahari dan bintang lain). Partikel yang bermuatan dipengaruhi oleh medan magnet dan medan listrik. Sebagai contoh, dalam angin surya, partikel-partikel ini berinteraksi dengan magnetosfer bumi dan mengakibatkan arus Birkeland dan fenomena Aurora. Hidrogen ditemukan dalam keadaan atom netral di medium antarbintang. Sejumlah besar atom hidrogen netral yang ditemukan di sistem Lyman-alpha teredam diperkirakan mendominasi rapatan barionik alam semesta sampai dengan pergeseran merah z=4.[53]
Dalam keadaan normal di bumi, unsur hidrogen berada dalam keadaan gas diatomik, H2 (silakan lihat tabel data). Namun, gas hidrogen sangatlah langka di atmosfer bumi (1 ppm berdasarkan volume) oleh karena beratnya yang ringan yang menyebabkan gas hidrogen lepas dari gravitasi bumi. Walaupun demikian, hidrogen masih merupakan unsur paling melimpah di permukaan bumi ini.[54] Kebanyakan hidrogen bumi berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon dan air.[32] Gas hidrogen dihasilkan oleh beberapa jenis bakteri dan ganggang dan merupakan komponen alami dari kentut. Penggunaan metana sebagai sumber hidrogen akhir-akhir ini juga menjadi semakin penting.
SEJARAH
Penemuan dan penggunaan
Gas hidrogen, H2, pertama kali dihasilkan secara artifisial oleh T. Von Hohenheim (dikenal juga sebagai Paracelsus, 1493–1541) melalui pencampuran logam dengan asam kuat.[56] Dia tidak menyadari bahwa gas mudah terbakar yang dihasilkan oleh reaksi kimia ini adalah unsur kimia yang baru. Pada tahun, Robert Boyle menemukan kembali dan mendeskripsikan reaksi antara besi dan asam yang menghasilkan gas hidrogen.[57] Pada tahun 1766, Henry Cavendish adalah orang yang pertama mengenali gas hidrogen sebagai zat diskret dengan mengidentifikasikan gas tersebut dari reaksi logam-asam sebagai "udara yang mudah terbakar". Pada tahun 1781 dia lebih lanjut menemukan bahwa gas ini menghasilkan air ketika dibakar.[58][59] Pada tahun 1783, Antoine Lavoisier memberikan unsur ini dengan nama hidrogen (dari Bahasa Yunani hydro yang artinya air dan genes yang artinya membentuk)[60] ketika dia dan Laplace mengulang kembali penemuan Cavendish yang mengatakan pembakaran hidrogen menghasilkan air.[59]
Hidrogen pertama kali dicairkan oleh James Dewar pada tahun 1898 dengan menggunakan penemuannya, guci hampa.[59] Dia kemudian menghasilkan hidrogen padat setahun kemudian.[59] Deuterium ditemukan pada tahun 1931 Desember oleh Harold Urey, dan tritium dibuat pada tahun 1934 oleh Ernest Rutherford, Mark Oliphant, and Paul Harteck.[58] Air berat, yang mengandung deuterium menggantikan hidrogen biasa, ditemukan oleh Urey dkk. pada tahun 1932.[59] Salah satu dari penggunaan pertama H2 adalah untuk sinar sorot.[59]
Balon pertama yang diisikan dengan hidrogen diciptakan oleh Jacques Charles pada tahun 1783.[59] Hidrogen memberikan tenaga dorong untuk perjalanan udara yang aman dan pada tahun 1852 Henri Giffard menciptakan kapal udara yang diangkat oleh hidrogen.[59] Bangsawan Jerman Ferdinand von Zeppelin mempromosikan idenya tentang kapal udara yang diangkat dengan hidrogen dan kemudian dinamakan Zeppelin dengan penerbangan perdana pada tahun 1900.[59] Penerbangan yang terjadwal dimulai pada tahun 1910 dan sampai pecahnya Perang dunia II, Zeppelin telah membawa 35.000 penumpang tanpa insiden yang serius.
Penerbangan tanpa henti melewati samudra atlantik pertama kali dilakukan kapal udara Britania R34 pada tahun 1919. Pelayanan penerbangan udara dipulihkan pada tahun 1920 dan penemuan cadangan helium di Amerika Serikat memberikan peluang ditingkatkannya keamanan penerbangan, namun pemerintah Amerika Serikat menolak menjual gas tersebut untuk digunakan dalam penerbangan. Oleh karenanya, gas H2 digunakan di pesawat Hindenburg, yang pada akhirnya meledak di langit New Jersey pada tanggal 6 Mei 1937.[59] Insiden ini ditayangkan secara langsung di radio dan direkam. Banyak yang menduga terbakarnya hidrogen yang bocor sebagai akibat insiden tersebut, namun investigasi lebih lanjut membuktikan sebab insiden tersebut karena terbakarnya salut fabrik oleh keelektrikan statis. Walaupun demikian, sejak itu keragu-raguan atas keamanan penggunaan hidrogen muncul.
PERANA DALAM TEORI KUANTUM
Oleh karena struktur atomnya yang relatif sederhana, atom hidrogen bersama dengan spektrum emisinya menjadi pusat perkembangan teori sturktur atom.[61] Lebih jauh lagi, kesederhanaan molekul hidrogen dan kationnya H2+ membantu pemahaman yang lebih jauh mengenai ikatan kimia.
Salah satu dari efek kuantum yang secara eksplisit disadari (namun masih belum sepenuhnya dimengerti saat itu) adalah pengamatan Maxwell yang melibatkan hidrogen setengah abad sebelum teori mekanika kuantum bener-benar berkembang. Maxwell mengamati bahwa kapasitas bahang spesifik dari H2 tidak sesuai dengan tren gas diatomik lainnya di bawah suhu kamar dan mulai menyerupai tren gas monoatomik di temperatur kriogenik. Menurut teori kuantum, sifat-sifat ini disebabkan oleh jarak antara aras tenaga rotasi hidrogen yang lebar oleh karena massanya yang ringan. Aras yang lebar ini menghambat partisi energi bahang secara merata menjadi gerak berputar hidrogen pada temperatur yang rendah. Gas diatomik yang terdiri dari atom-atom yang lebih berat tidak mempunyai aras tenaga yang cukup lebar untuk menyebabkan efek yang sama
APLIKASI
Sejumlah besar H2 diperlukan dalam industri petrokimia dan kimia. Penggunaan terbesar H2 adalah untuk memproses bahan bakar fosil dan dalam pembuatan ammonia. Konsumen utama dari H2 di kilang petrokimia meliputi hidrodealkilasi, hidrodesulfurisasi, dan penghidropecahan (hydrocracking). H2 memiliki beberapa kegunaan yang penting. H2 digunakan sebagai bahan hidrogenasi, terutama dalam peningkatan kejenuhan dalam lemak takjenuh dan minyak nabati (ditemukan di margarin), dan dalam produksi metanol. Ia juga merupakan sumber hidrogen pada pembuatan asam klorida. H2 juga digunakan sebagai reduktor pada bijih logam.[63]
Selain digunakan sebagai pereaksi, H2 memiliki penerapan yang luas dalam bidang fisika dan teknik. Ia digunakan sebagai gas penameng di metode pengelasan seperti pengelasan hidrogen atomik.[64][65] H2 digunakan sebagai pendingin rotor di generator pembangkit listrik karena ia mempunyai konduktivitas termal yang paling tinggi di antara semua jenis gas. H2 cair digunakan di riset kriogenik yang meliputi kajian superkonduktivitas.[66] Oleh karena H2 lebih ringan dari udara, hidrogen pernah digunakan secara luas sebagai gas pengangkat pada kapal udara balon.[67]
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.[68] Hidrogen adalah zat aditif (E949) yang diperbolehkan penggunaanya dalam ujicoba kebocoran bungkusan makanan dan sebagai antioksidan.[69]
Isotop hidrogen yang lebih langka juga memiliki aplikasi tersendiri. Deuterium (hidrogen-2) digunakan dalam reaktor CANDU sebagai moderator untuk memperlambat neutron.[59] Senyawa deuterium juga memiliki aplikasi dalam bidang kimia dan biologi dalam kajian reaksi efek isotop.[70] Tritium (hidrogen-3) yang diproduksi oleh reaktor nuklir digunakan dalam produksi bom hidrogen,[71] sebagai penanda isotopik dalam biosains,[48] dan sebagai sumber radiasi di cat berpendar.[72]
Suhu pada titik tripel hidrogen digunakan sebagai titik acuan dalam skala temperatur ITS-90 (International Temperatur Scale of 1990) pada 13,8033 kelvin.
PEMBAWA ENERGI
Hidrogen bukanlah sumber energi,[74] kecuali dalam konteks hipotesis pembangkit listrik fusi nuklir komersial yang menggunakan deuterium ataupun tritium, sebuah teknologi yang perkembangannya masih sedikit.[75] Energi matahari berasal dari fusi nuklir hidrogen, namun proses ini sulit dikontrol di bumi.[76] Hidrogen dari cahaya matahari, organisme biologi, ataupun dari sumber listrik menghabiskan lebih banyak energi dalam pembuatannya daripada pembakarannya. Hidrogen dapat dihasilkan dari sumber fosil (seperti metana) yang memerlukan lebih sedikit energi daripada energi hasil pembakarannya, namun sumber ini tidak dapat diperbaharui, dan lagipula metana dapat langsung digunakan sebagai sumber energi.[74]
Rapatan energi per volume pada hidrogen cair maupun hidrogen gas pada tekanan yang praktis secara signifikan lebih kecil daripada rapatan energi dari bahan bakar lainnya, walaupun rapatan energi per massa adalah lebih tinggi.[74] Sekalipun demikian, hidrogen telah dibahas secara meluas dalam konteks energi sebagai pembawa energi.[77] Sebagai contoh, sekuestrasi CO2 yang diikuti dengan penangkapan dan penyimpanan karbon dapat dilakukan pada produksi H2 dari bahan bakar fosil.[78] Hidrogen yang digunakan pada transportasi relatif lebih bersih dengan sedikit emisi NOx,[79] tapi tanpa emisi karbon.[78] Namun, biaya infrastruktur yang diperlukan dalam membangun ekonomi hidrogen secara penuh sangatlah besar
REAKSI BIOLOGI
H2 adalah salah satu hasil produk dari beberapa jenis fermentasi anaerobik dan dihasilkan pula pada beberapa mikroorganisme, biasanya melalui reaksi yang dikatalisasikan dengan enzim hidrogenase yang mengandung besi atau nikel. Enzim-enzim ini mengkatalisasikan reaksi redoks reversibel antara H2 dengan komponen dua proton dan dua elektronnya. Gas hidrogen dihasilkan pada transfer reduktor ekuivalen yang dihasilkan selama fermentasi piruvat menjadi air.[81]
Pemisahan air, yang mana air terurai menjadi komponen proton, elektron, dan oksigen, terjadi pada reaksi cahaya pada proses fotosintesis. Beberapa organisme meliputi ganggang Chlamydomonas reinhardtii dan cyanobacteria memiliki tahap kedua, yaitu reaksi gelap, yang mana proton dan elektron direduksi menjadi gas H2 oleh hidrogenase tertentu di kloroplasnya.[82] Beberapa usaha telah diambil untuk secara genetik memodifikasi hidrogenase cyanobacteria untuk secara efisien mensintesis gas H2 dibawah keberadaan oksigen.[83] Usaha keras juga telah diambil dalam percobaan memodifikasi gen ganggang dan mengubahnya menjadi bioreaktor
PENGHEMATAN DARI GAS HIDROGEN
MELONJAKNYA harga minyak bumi yang cadangannya pun terus menyusut mendorong pencarian sumber energi alternatif. Salah satunya adalah air, yang begitu melimpah di muka bumi ini. Bahan bakar dari air—disebut gas Brown—ketika dialirkan dalam mesin kendaraan bermotor bisa menghemat bahan bakar minyak hingga 59 persen.
Gas Brown yang dinamakan sesuai dengan penemunya, Yull Brown, yang berkebangsaan Australia, sesungguhnya adalah campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen yang dihasilkan dari sistem elektrolisa atau pengurai cairan. Dalam tabung elektrolisa itu dipasang kumparan magnetik untuk memecahkan campuran air destilasi dan soda kue hingga menjadi campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen (HHO). Hidrogen bersifat eksplosif dan oksigen yang mendukung pembakaran.
Gas HHO ini dalam tabung elektrolisa yang dialirkan lewat selang masuk ke ruang bakar mesin dan akan bercampur dengan gas hidrokarbon dari BBM. Dengan cara ini BBM dapat dihemat dalam tingkat yang signifikan.
Poempida Hidayatullah dan Futung Mustari, perekayasa sistem yang telah dikembangkan empat tahun lalu itu, menguji cobanya pada 30 kendaraan bermotor roda empat dari berbagai jenis, baik yang berbahan bakar bensin maupun solar. Hasilnya, BBM yang ada dapat mencapai rasio jarak tempuh rata-rata 1:25 kilometer. Penghematan BBM- nya hingga 59 persen.
Salah satu uji coba adalah touring kendaraan roda empat Jakarta-Cikarang yang menempuh jarak 112 kilometer, Sabtu (14/6). Untuk jarak itu, konsumsi BBM tidak lebih dari 5 liter.
Seperti dilaporkan dalam buku mereka, Rahasia Bahan Bakar Air, uji coba pada Toyota Avanza, Mei lalu, menunjukkan efisiensi bahan bakar bisa sampai 40 persen atau 1 liter untuk 18 kilometer. Pada Mitsubishi L300 penghematannya sampai 94 persen atau dengan 1 liter bisa mencapai 23,3 kilometer.
Soda kue
Bila Poempida-Futung menghasilkan bahan bakar air (BBA) dengan mengelektrolisa larutan campuran air destilasi dan soda kue, Djoko Sutrisno menggunakan kalium hidroksida (KOH). Dibandingkan dengan KOH, menurut Poempida, soda kue lebih mudah didapat, ramah lingkungan, dan lebih murah.
Rekayasa yang dihasilkan Djoko ini dapat mencapai efisiensi sampai 80 persen. Teknisi bengkel kendaraan dari Yogyakarta ini menemukan metode tersebut pada tahun 2005.
Djoko menjelaskan proses elektrolisa menggunakan prinsip ledakan hidrogen yang terpantik api dari busi untuk menambah energi hasil pembakaran BBM pada kendaraan. Di dalam tabung plastik dengan volume setengah liter diisi air suling dicampur garam atau KOH. Kemudian, tabung elektroda itu dilengkapi penghubung kabel yang dilengkapi lampu indikator dan dioda penyearah untuk mendapatkan arus listrik dari aki sebagai proses elektrolisa, yaitu proses memisahkan hidrogen dan oksigen dari air.
”Hidrogen yang membentuk gelembung udara lalu disalurkan ke manipol dan bercampur dengan bensin yang sudah dikabutkan oleh karburator menuju ruang pembakaran,” ujarnya.
Pembakaran yang terjadi dengan tambahan gas hidrogen ini ternyata makin kuat, yang berdampak pada penghematan BBM. Djoko pada kesempatan itu juga membuktikan adanya ledakan hidrogen dengan cara mengaliri tabung berisi air dan kalium hidroksida untuk menghasilkan hidrogen.
Gas hidrogennya lalu dimasukkan ke larutan air sabun supaya membentuk gelembung udara yang berisi hidrogen. Saat gelembung itu disulut dengan api, ledakan cukup keras terjadi.
Sosialisasi
Saat ini, Poempida-Futung dan Djoko giat mendorong masyarakat agar menerapkan karya mereka untuk mengatasi tingginya harga BBM dan menekan pencemaran gas rumah kaca.
Dalam rangka menyosialisasi temuannya, pada bukunya Poempida-Futung juga menyisipkan VCD tentang cara pembuatan alat elektrolisa tersebut.
”Saya tidak ingin mematenkan rancangan ini, tetapi mendorong banyak orang supaya mengaplikasikannya,” ujar Djoko. Hal yang sama juga dikemukakan Poempida karena Brown energy merupakan ilmu yang telah menjadi public domain atau dapat diakses di beberapa situs web, antara lain waterbooster.com. Kedua perekayasa ini sendiri juga membuka situs bahanbakarair.com. Sistem yang sama, menurut Poempida, juga mulai dikembangkan di AS dan Eropa sejak tahun 2006.
Dalam pengembangan aplikasi sistem elektrolisa itu, Poempida mengatakan siap memberikan pelatihan kepada tenaga mekanik di bengkel dalam pemasangannya.
Sementara itu, selama sebulan terakhir ini, rata-rata dalam sehari di rumah Djoko di Yogyakarta dilakukan pemasangan alat tersebut pada 25 mobil dan sekitar 50 motor.
Menurut Djoko, biaya untuk membuat rangkaian penghemat BBM yang dibutuhkan untuk pembelian tabung plastik, elektroda, dioda, lampu, dan kabel hanya mencapai puluhan ribu rupiah. Harga KOH yang hanya dibutuhkan tiga gram per liter air juga relatif murah, Rp 30.000 per kilogram.
BBA yang Membahayakan
Penemuan teknologi BBA ini sebenarnya telah berusia 90 tahun. Namun, karena alasan bisnis, hasil temuan ini dihilangkan, bukan hanya temuannya, tetapi juga penelitinya. Nasib tragis dialami Nicola Tesla yang dipenjara dan dihukum mati tahun 1943 dan Stanley Meyer dari AS yang terbunuh tahun 1998.
Upaya pembuatan bahan bakar air (watercar) sebenarnya telah dirintis lebih dari dua abad, tepatnya tahun 1805, oleh Isaac de Rivaz yang berkebangsaan Swiss. Ia orang pertama yang menggunakan hidrogen yang dihasilkan dari elektrolisa sebagai bahan bakar mesin dengan pembakaran internal. Namun, rancangannya belum memuaskan.
Setelah itu, tersebutlah beberapa nama peneliti yang melanjutkan upaya itu, antara lain Luther Wattles dan Rudolf A Erren.
Kemudian, Yull Brown, warga Sydney, Australia, pada tahun 1974 berhasil membuat BBA untuk menggerakkan mesin.
Gas Brown yang dinamakan sesuai dengan penemunya, Yull Brown, yang berkebangsaan Australia, sesungguhnya adalah campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen yang dihasilkan dari sistem elektrolisa atau pengurai cairan. Dalam tabung elektrolisa itu dipasang kumparan magnetik untuk memecahkan campuran air destilasi dan soda kue hingga menjadi campuran gas hidrogen-hidrogen-oksigen (HHO). Hidrogen bersifat eksplosif dan oksigen yang mendukung pembakaran.
Gas HHO ini dalam tabung elektrolisa yang dialirkan lewat selang masuk ke ruang bakar mesin dan akan bercampur dengan gas hidrokarbon dari BBM. Dengan cara ini BBM dapat dihemat dalam tingkat yang signifikan.
Poempida Hidayatullah dan Futung Mustari, perekayasa sistem yang telah dikembangkan empat tahun lalu itu, menguji cobanya pada 30 kendaraan bermotor roda empat dari berbagai jenis, baik yang berbahan bakar bensin maupun solar. Hasilnya, BBM yang ada dapat mencapai rasio jarak tempuh rata-rata 1:25 kilometer. Penghematan BBM- nya hingga 59 persen.
Salah satu uji coba adalah touring kendaraan roda empat Jakarta-Cikarang yang menempuh jarak 112 kilometer, Sabtu (14/6). Untuk jarak itu, konsumsi BBM tidak lebih dari 5 liter.
Seperti dilaporkan dalam buku mereka, Rahasia Bahan Bakar Air, uji coba pada Toyota Avanza, Mei lalu, menunjukkan efisiensi bahan bakar bisa sampai 40 persen atau 1 liter untuk 18 kilometer. Pada Mitsubishi L300 penghematannya sampai 94 persen atau dengan 1 liter bisa mencapai 23,3 kilometer.
Soda kue
Bila Poempida-Futung menghasilkan bahan bakar air (BBA) dengan mengelektrolisa larutan campuran air destilasi dan soda kue, Djoko Sutrisno menggunakan kalium hidroksida (KOH). Dibandingkan dengan KOH, menurut Poempida, soda kue lebih mudah didapat, ramah lingkungan, dan lebih murah.
Rekayasa yang dihasilkan Djoko ini dapat mencapai efisiensi sampai 80 persen. Teknisi bengkel kendaraan dari Yogyakarta ini menemukan metode tersebut pada tahun 2005.
Djoko menjelaskan proses elektrolisa menggunakan prinsip ledakan hidrogen yang terpantik api dari busi untuk menambah energi hasil pembakaran BBM pada kendaraan. Di dalam tabung plastik dengan volume setengah liter diisi air suling dicampur garam atau KOH. Kemudian, tabung elektroda itu dilengkapi penghubung kabel yang dilengkapi lampu indikator dan dioda penyearah untuk mendapatkan arus listrik dari aki sebagai proses elektrolisa, yaitu proses memisahkan hidrogen dan oksigen dari air.
”Hidrogen yang membentuk gelembung udara lalu disalurkan ke manipol dan bercampur dengan bensin yang sudah dikabutkan oleh karburator menuju ruang pembakaran,” ujarnya.
Pembakaran yang terjadi dengan tambahan gas hidrogen ini ternyata makin kuat, yang berdampak pada penghematan BBM. Djoko pada kesempatan itu juga membuktikan adanya ledakan hidrogen dengan cara mengaliri tabung berisi air dan kalium hidroksida untuk menghasilkan hidrogen.
Gas hidrogennya lalu dimasukkan ke larutan air sabun supaya membentuk gelembung udara yang berisi hidrogen. Saat gelembung itu disulut dengan api, ledakan cukup keras terjadi.
Sosialisasi
Saat ini, Poempida-Futung dan Djoko giat mendorong masyarakat agar menerapkan karya mereka untuk mengatasi tingginya harga BBM dan menekan pencemaran gas rumah kaca.
Dalam rangka menyosialisasi temuannya, pada bukunya Poempida-Futung juga menyisipkan VCD tentang cara pembuatan alat elektrolisa tersebut.
”Saya tidak ingin mematenkan rancangan ini, tetapi mendorong banyak orang supaya mengaplikasikannya,” ujar Djoko. Hal yang sama juga dikemukakan Poempida karena Brown energy merupakan ilmu yang telah menjadi public domain atau dapat diakses di beberapa situs web, antara lain waterbooster.com. Kedua perekayasa ini sendiri juga membuka situs bahanbakarair.com. Sistem yang sama, menurut Poempida, juga mulai dikembangkan di AS dan Eropa sejak tahun 2006.
Dalam pengembangan aplikasi sistem elektrolisa itu, Poempida mengatakan siap memberikan pelatihan kepada tenaga mekanik di bengkel dalam pemasangannya.
Sementara itu, selama sebulan terakhir ini, rata-rata dalam sehari di rumah Djoko di Yogyakarta dilakukan pemasangan alat tersebut pada 25 mobil dan sekitar 50 motor.
Menurut Djoko, biaya untuk membuat rangkaian penghemat BBM yang dibutuhkan untuk pembelian tabung plastik, elektroda, dioda, lampu, dan kabel hanya mencapai puluhan ribu rupiah. Harga KOH yang hanya dibutuhkan tiga gram per liter air juga relatif murah, Rp 30.000 per kilogram.
BBA yang Membahayakan
Penemuan teknologi BBA ini sebenarnya telah berusia 90 tahun. Namun, karena alasan bisnis, hasil temuan ini dihilangkan, bukan hanya temuannya, tetapi juga penelitinya. Nasib tragis dialami Nicola Tesla yang dipenjara dan dihukum mati tahun 1943 dan Stanley Meyer dari AS yang terbunuh tahun 1998.
Upaya pembuatan bahan bakar air (watercar) sebenarnya telah dirintis lebih dari dua abad, tepatnya tahun 1805, oleh Isaac de Rivaz yang berkebangsaan Swiss. Ia orang pertama yang menggunakan hidrogen yang dihasilkan dari elektrolisa sebagai bahan bakar mesin dengan pembakaran internal. Namun, rancangannya belum memuaskan.
Setelah itu, tersebutlah beberapa nama peneliti yang melanjutkan upaya itu, antara lain Luther Wattles dan Rudolf A Erren.
Kemudian, Yull Brown, warga Sydney, Australia, pada tahun 1974 berhasil membuat BBA untuk menggerakkan mesin.
Langganan:
Postingan (Atom)
