Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Seminar Tugas Akhir S1 Produksi hidrogen melalui Reformasi Kukus Metanol (Steam Reforming of Methanol, SRM) menggunakan katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 Dosen.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "Seminar Tugas Akhir S1 Produksi hidrogen melalui Reformasi Kukus Metanol (Steam Reforming of Methanol, SRM) menggunakan katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 Dosen."— Transcript presentasi:

1 Seminar Tugas Akhir S1 Produksi hidrogen melalui Reformasi Kukus Metanol (Steam Reforming of Methanol, SRM) menggunakan katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 Dosen Pembimbing: Dr. I Nyoman Marsih Oleh: Feni Fermindo

2 Agenda Presentasi Penelitian  Pendahuluan  Tinjauan Pustaka  Metodologi Penelitian  Hasil dan Pembahasan  Kesimpulan dan Saran

3 Pendahuluan

4 Latar Belakang  Sumber energi utama dunia, yaitu bahan bakar fosil (minyak bumi,gas alam,batubara) makin sedikit. Sedangkan, bahan bakar fosil merupakan sumber daya alam yang tidak terbarukan (unrenewable).  Teknologi sel bahan bakar (fuel cell) adalah solusi menarik terhadap ketergantungan minyak bumi.  Sel bahan bakar merupakan sumber energi alternatif berbahan bakar hidrogen (H 2 ), tidak menghasilkan polusi, karena hanya menghasilkan air murni (H 2 O) sebagai produk samping.  Masalah yang muncul : jumlah H 2 bebas yang terdapat di alam terbatas

5 Latar belakang  Penelitian untuk mencari sumber hidrogen yang murah dan efisien, salah satunya adalah melalui reaksi dengan katalis  Metanol dapat dikonversi menjadi hidrogen melalui reaksi reformasi kukus metanol [Steam Reforming of Methanol (SRM)]  Konversi metanol menghasilkan produk utama yaitu H 2 dengan selektifitas mencapai 99%. 1)  Katalis yang banyak digunakan untuk reaksi SRM adalah katalis berbahan tembaga (Cu) Alasannya, karena Cu cukup murah dan dapat digunakan bermacam-macam logam pendukung  Katalis berbasis Cu yang telah banyak diteliti menggunakan ZnO, ZrO 2, atau Al 2 O 3 sebagai promotor.

6 Tujuan Penelitian 1. Mensintesis katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 menggunakan metoda ko-presipitasi 2. Menguji aktivitas katalitik Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 pada reaksi Reformasi Kukus Metanol (SRM) CH 3 OH(g) + H 2 O(g) → 3H 2 (g) + CO 2 (g)

7 Ruang Lingkup Penelitian  Menyelidiki performa/kinerja katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 untuk reaksi reformasi kukus metanol (SRM)

8 Tinjauan Pustaka  Hidrogen sebagai bahan bakar  Metanol sebagai sumber hidrogen yang potensial  Reaksi-reaksi menghasilkan hidrogen dari metanol  Katalis untuk reaksi reformasi kukus metanol (SRM)  Metode ko-presipitasi

9 Hidrogen Sebagai Bahan Bakar  Reaksi yang terjadi pada fuel cell Anoda: 2H 2 → 4H + + 4e - Katoda: O 2 + 4H + + 4e - → 2H 2 O Total: 2H 2 + O 2 → 2H 2 O

10 Metanol sebagai sumber hidrogen Metanol dianggap sebagai salah satu sumber H 2 yang baik karena:  Konversinya menjadi H 2 terjadi pada temperatur relatif rendah.  Rasio hidrogen terhadap karbon tinggi (4:1)  Tidak mengandung ikatan C–C, sehingga meminimalkan pembentukan batu arang/kokas.  Kandungan hidrogen tinggi pada produk SRM-nya (mencapai lebih dari 75%). 2)

11 Reaksi-reaksi konversi metanol menjadi H 2  Dekomposisi metanol CH 3 OH(g) → 2H 2 (g) + CO(g) ΔH o 298 = +90,7 kJ/mol Kelemahan reaksi ini adalah dihasilkan gas karbon monoksida yang dapat meracuni fuel cell. 1)  Oksidasi parsial metanol CH 3 OH(g) + ½O 2 (g) → 2H 2 (g) + CO 2 (g) ΔH = kJ/mol  Reformasi Kukus Metanol CH 3 OH(g) + H 2 O(g) → 3H 2 (g) + CO 2 (g) ΔH = kJ/mol

12 Katalis untuk reformasi kukus metanol (SRM) Katalis-katalis yang telah diteliti:  Cu/ZnO/Al 2 O 3 3)  Cu/ZnO/ZrO 2 /Al 2 O 3 4)  Cu/ZnO/CeO 2 5)  Cu/ZnO/ZrO 2 /CeO 2  Pd/ZnO  ZnO–Cr 2 O 3 /CeO 2 –ZrO 2

13 Metode ko-presipitasi  Metode ko-presipitasi (pengendapan bersama) adalah metode sintesis oksida logam dari larutan encer garam logamnya, dengan penambahan basa (NaOH, Na 2 CO 3, NH 4 OH, dll) hingga terbentuk endapan hidroksida logamnya.  Metode ko-presipitasi memberikan beberapa keuntungan, yaitu: 1.persiapan/preparasi cepat dan mudah 2.mudah mengontrol/mengatur komposisi oksida 3. terdapat berbagai kemungkinan untuk memodifikasi keadaan permukaan partikel dan homogenitas keseluruhan. 6)

14 Metodologi Penelitian

15 Alat dan Bahan Bahan kimia:  Cu(NO 3 ) 2.5H 2 O,  Ce(NO 3 ) 3.6H 2 O,  Al(NO 3 ) 3.9H 2 O,  Na 2 CO 3,  NaOH  aquades Peralatan:  gelas kimia 100 mL,  gelas kimia 250 mL,  batang pengaduk kaca,  spatula,  pengaduk magnet,  buret 25 mL,  hot plate,  pH meter,  termometer raksa (Hg),  kaca arloji,  mortar,  perahu alumina  corong kaca,  kertas Whatman no.1,  neraca analitis digital,  oven,  tungku pembakaran (furnace)

16  Sintesis katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 Cu(NO 3 ) 2.5H 2 O + aquades Ce(NO 3 ) 3.6H 2 O + aquades Al(NO 3 ) 3.9H 2 O + aquades Campuran larutan Di aduk dan dipanaskan hingga 70 0 C Larutan + endapan Ditambahkan NaOH(aq) tetes demi tetes Di aduk kuat hingga pH 7

17 Larutan + endapan Ageing selama 2 jam, T=50 0 C Filtrasi sisa larutan Endapan Cu(OH) 2 Ce(OH) 3 Al(OH) 3 Keringkan pada C selama 12 jam Padatan Cu(OH) 2 Ce(OH) 3 Al(OH) 3 Kalsinasi pada C selama 5 jam CuO/CeO 2 /Al 2 O 3

18 Penentuan Luas Permukaan Katalis dengan Metode BET  Karakterisasi untuk penentuan luas permukaan, digunakan metoda BET.  Metode ini menggunakan gas yang teradsorpsi pada permukaan padatan pada suhu yang konstan, tetapi volume gas yang berbeda-beda. Jika gas membentuk lapisan tunggal pada permukaan padatan, maka digunakan persamaan: Dengan X = P/Po, P = tekanan gas yang teradsorpsi, Po = tekanan gas yang membentuk lapisan tunggal, V = volume molekul teradsorpsi pada tekanan P, Vm = volume molekul gas yang teradsorpsi membentuk lapisan tunggal, C = konstanta adsorpsi-desorpsi,

19  Untuk dapat digunakan dalam percobaan, persamaan tersebut harus dilinearisasi menjadi:  Luas permukaan katalis didapatkan melalui persamaan:

20 Penentuan Morfologi Permukaan dengan Menggunakan Metode SEM  Analisis morfologi permukaan dengan menggunakan SEM (Scanning Electron Microscopy) memungkinkan pencitraan partikel  Gambaran partikel yang ditangkap dengan menggunakan SEM, diakibatkan oleh penembakan elektron berenergi tinggi lalu substrat memantulkan kembali elektron tersebut yang kemudian ditangkap oleh detektor.  Pencitraan menggunakan SEM dapat memperlihatkan bentuk dan ukuran partikel.

21 Karakterisasi Katalis dengan Metode Difraksi Sinar-X (XRD)  Penggunaan metode difraksi sinar-X adalah untuk menentukan jenis senyawa/spesi-spesi apa saja yang terbentuk pada padatan katalis.  Hubungan antara panjang gelombang (λ), orde difraksi (n), jarak antar kisi (d), dan sudut difraksi (θ) dapat diberikan dalam persamaan Bragg: n λ = 2 d sin θ

22 Uji Aktivitas Katalis

23 Hasil dan Pembahasan  Sintesis Katalis  Karakterisasi Katalis dengan Metode Difraksi Sinar-X (XRD)  Karakterisasi Katalis Menggunakan Metode Scanning Electron Microscopy (SEM)  Penentuan Luas Permukaan Katalis dengan Metode BET  Hasil Uji Aktivitas Katalis Menggunakan Reaktor Mikro

24 Sintesis Katalis Tahap 1: Preparasi ion-ion logam  Cu(NO 3 ) 2.5H 2 O(s) + H 2 O(aq) → [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (aq) + 2 NO 3 - (aq)  Ce(NO 3 ) 3.6H 2 O(s) + H 2 O(aq) → [Ce(H 2 O) 6 ] 3+ (aq) + 2 NO 3 - (aq) + H 2 O(aq)  Al(NO 3 ) 3.9H 2 O(s) + H 2 O(aq) → [Al(H 2 O) 6 ] 3+ (aq) + 3 NO 3 - (aq) + 4H 2 O(aq)  NaOH(s) + H 2 O(aq) → Na + (aq) + 2 OH - (aq)+H + (aq)

25 Tahap 2: Ko-presipitasi  [Cu(H 2 O) 6 ] 2+ (aq) + OH - (aq) → Cu(OH) 2 (s)+ 6H 2 O(l)  [Ce(H 2 O) 6 ] 3+ (aq) + OH - (aq) → Ce(OH) 3 (s)+ 6H 2 O(l)  [Al(H 2 O) 6 ] 3+ (aq) + OH - (aq) → Al(OH) 3 (s)+ 6H 2 O(l) Tahap 3: Kalsinasi/pembentukan oksida logam  Cu(OH) 2 (s) → CuO(s) + H 2 O(l)  Ce(OH) 3 (s) → CeO 2 (s) + H 2 O(l)  2 Al(OH) 3 (s) → Al 2 O 3 (s) + 3H 2 O(l)

26 Karakterisasi Katalis dengan Metode Difraksi Sinar-X (XRD)

27

28 Pencitraan Morfologi Katalis Menggunakan Metode Scanning Electron Microscopy (SEM)  Gambar SEM 2500 x

29 Gambar SEM x

30 SEM-EDX

31 Penentuan Luas Permukaan Katalis dengan Metode BET Menggunakan alat: NOVA 1000 High Speed Gas Sorption Analyzer (Quantachrome Corporation)*  Luas permukaan spesifik = 67,9273 m 2 /g  Volume pori total = 48,081 x cc/g  Jari-jari pori rata-rata = 14,157 Angstrom

32 Uji Aktivitas Katalis Menggunakan Reaktor Mikro Skema reaktor Reformasi Kukus Metanol (SRM) Laboratorium Teknik Reaksi Kimia dan Katalisis, Program Studi Teknik Kimia ITB

33 Hasil Uji Aktivitas Katalitik Cu/CeO 2 /Al 2 O 3  Data GC (Gas Chromatography)

34 Hasil Uji Aktivitas Katalitik

35

36

37 Kesimpulan dan Saran  Kesimpulan 1. Dari interpretasi XRD,pada padatan yang disintesis terdapat puncak-puncak CuO, CeO 2, dan Al 2 O 3 2. Pengukuran Luas permukaan katalis dengan Metode BET menunjukkan katalis hasil sintesis memiliki Luas permukaan spesifik 67,9273 m 2 /g Volume pori total = 48,081 x cc/g 3. Hasil pengukuran SEM-EDX menunjukkan komposisi oksida logam fasa aktif, promotor, penyangga tidak sesuai dengan komposisi yang dibuat.

38 4. Hasil uji aktivitas katalitik dengan reaktor SRM menunjukkan katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 yang disintesis dalam penelitian ini memiliki aktivitas tinggi dan selektivitas CO yang rendah. Konversi metanol menjadi H 2 pada T=300 0 C mencapai 99,24% dan selektivitas pembentukan CO hanya 0,017%.

39 Saran Untuk penelitian selanjutnya, perlu diperhatikan:  Kontrol reaksi sintesis juga diperlukan agar didapat kristalinitas padatan katalis CuO/CeO 2 /Al 2 O 3 yang lebih tinggi.  Kondisi/parameter reaksi sintesis agar diperoleh Luas permukaan spesifik yang lebih besar.  Uji aktivitas katalitik dilakukan berulang agar diketahui kemungkinan konversi metanol mencapai ≈ 100 %

40 Referensi 1) Yanyong Liu,, Takashi Hayakawa, Tatsuo Tsunoda, Kunio Suzuki, Satoshi Hamakawa, Kazuhisa Murata, Ryuji Shiozaki, Tomoko Ishii, and Mikio Kumagai. (2003). Steam reforming of metanol over Cu/CeO2 catalysts studied in comparison with Cu/ZnO and Cu/Zn(Al)O catalysts. Topics in Catalysis Vol. 22, Nos. 3–4 2) Sanjay Patel, and K.K. Pant (2007). Hydrogen production by oxidative steam reforming of methanol using ceria promoted Cu/Al2O3 catalysts. Fuel Processing Technology 88: 825–832 3) Xin-Rong Zhang, et.al. (2005). A highly efficient Cu/ZnO/Al2O3 catalyst via gel- coprecipitation of oxalate precursors for low-temperature steam reforming of methanol. Catalysis Letters Vol. 102, Nos. 3–4, August ) S. Velu and K. Suzuki (2003). Selective production of hydrogen for fuel cells via oxidative steam reforming of methanol over CuZnAl oxide catalysts: effect of substitution of zirconium and cerium on the catalytic performance. Topics in Catalysis Vol. 22, Nos. 3–4, April ) S. Velu and K. Suzuki (2003). Selective production of hydrogen for fuel cells via oxidative steam reforming of methanol over CuZnAl oxide catalysts: effect of substitution of zirconium and cerium on the catalytic performance. Topics in Catalysis Vol. 22, Nos. 3–4, April ) methodwww.wikipedia.org/co-precipitation method

41 Ucapan Terima Kasih  Dr. I Nyoman Marsih atas bimbingan dan nasehatnya  Dr. Ir. IGBN Makertihartha, pemilik Reaktor SRM, Prodi Teknik Kimia ITB  Dr. Ir. Subagjo, Ketua Laboratorium Teknik Kimia dan Katalisis, Prodi Teknik Kimia ITB  Para partner kerja penulis (Ferdie Anson dan Wiwit KTH)  Semua pihak yang telah membantu


Download ppt "Seminar Tugas Akhir S1 Produksi hidrogen melalui Reformasi Kukus Metanol (Steam Reforming of Methanol, SRM) menggunakan katalis Cu/CeO 2 /Al 2 O 3 Dosen."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google