Dekomposisi Hidrogen dari Air Dengan Natrium

Hidrogen menawarkan keuntungan sebagai sumber energi yang ramah lingkungan dan tanpa polusi. Hidrogen paling banyak diproduksi dari gas alam (48%), dan merupakan elemen paling ringan di dunia (berat atom = 1 g/mol), sehingga kemampuan difusinya sangat tinggi. Bisa juga digunakan sebagai bahan bakar reaktor fusi (masih tahap pengembangan), dan sebagai sumber bahan baku pembuatan HidroCarbon (BBM Sintetis). Salah satu kendala untuk produksi hidrogen adalah sumber gas alam sendiri adalah sumber energi yang tak dapat diperbaharui, cadangannya pun semakin menipis, dan harganya terus naik, apakah ada cara lain untuk mendapatkan hidrogen? Bagaimana mendapatkannya? Banyak caranya, diantaranya dengan elektrolisis air, namun kendalanya adalah biaya yang sangat mahal. Apakah ada cara lainnya… Ada, yaitu dengan Natrium/Sodium.

Natrium banyak tersedia dan melimpah jumlahnya di lautan Bumi sebagai NaCl (garam),  Natrium adalah elemen yang sangat reaktif, biaya produksi natrium pada tahun 1997 adalah US$ 0.30/kg – US$0.45/kg, cukup murah. Pada kondisi standar, logam natrium jika direaksikan dengan air akan menghasilkan gas hidrogen dengan reaksi sebagai berikut:

2Na + 2H₂O    →      2NaOH + H₂ …………………………..(1) Eksotermal

2H₂ + O₂ →       2H₂O ……………………………….(2) Autoignition

Reaksi tersebut bersifat eksotermal yang menghasilkan panas, sehingga gas hidrogen secara otomatis terbakar, ini disebabkan karena gas hidrogen mengalami proses autoignition akibat perpindahan panas dari reaksi ke lingkungan. Yang menjadi pertanyaan adalah, apakah mungkin gas hidrogen dari reaksi ini dipanen? Jawabnya mungkin…

Gas Hidrogen memiliki Flammability Limit dengan kisaran volume 4 – 75 % di udara, dan memiliki Autoignition Point pada suhu 585 ⁰C, reaksi pembakaran selalu membutuhkan oksigen, begitu juga dengan Hidrogen, dengan reaksi sebagai berikut:

2H₂ + O₂ →      2H₂O ……………………………….(3)

Proses Autoignition Hidrogen pada reaksi Natrium dengan Air dapat dicegah dengan cara menyingkirkan oksigen pada sistem tertutup sehingga Flammability Limit dan Autoignition tidak berlaku, bagaimana caranya? Dengan metode hampa dan gas inert (Nitrogen).

Nitrogen memiliki titik didih pada -195.79 ⁰C, pada kondisi cair nitrogen memilki suhu dibawah – 195.79 ⁰C. Pelepasan gas nitrogen secara cepat kedalam sistem tertutup dapat menggantikan posisi oksigen. Pada kondisi standar, suhu kamar 25 ⁰C, Nitrogen cair akan mendidih dengan sangat cepat, tuangkan nitrogen cair (suhu < – 196 ⁰C) dari tabungnya kedalam wadah logam (yang bersuhu + 25 ⁰C), maka nitrogen cair akan mendidih dengan sangat cepat namun tidak lama, bisa ditambahkan air agar lebih lama mendidihnya,  gas inilah yang akan dimanfaatkan untuk menyingkirkan oksigen.

Pada saat kondisi sistem (tertutup) telah dihampakan (vacum), segera isi dengan gas nitrogen, kemudian reaksikan natrium dengan air, akan menghasilkan gas hidrogen dan natrium hidroksida (produk samping), karena berada pada kondisi inert, reaksi autoignition hidrogen bisa dicegah, sekalipun efek eksotermall terus terjadi. Karena berat atom hidrogen = 1, maka hidrogen akan selalu mengisi ruang yang paling atas, difusifitasnya pun sangat cepat, tidak lupa juga hidrogen harus melewati kondensor agar suhunya turun (akibat proses eksotermal), setelah dingin bisa dikumpulkan dan dikompresi lalu hidrogen siap dipanen, sehingga proses ini memungkinkan untuk dilakukan.

Bisa juga untuk menurunkan efek eksotermalnya, sebelum direaksikan natrium dicelupkan dulu ke nitrogen cair ( < – 195.79 ⁰C), baru kemudian direaksikan dengan air, diharapkan efek eksotermalnya sedikit berkurang karena suhu natrium yang berada pada kisaran – 195 ⁰C.

Selain itu produk sampingnya yang berupa NaOH memiliki nilai jual juga, sehingga proses ini sangat menguntungkan.

Kata Pencarian Artikel ini: