7
BAB II KAJIAN TEORI
A. Deskripsi Teori
1. Gas Hidrogen
Hidrogen adalah unsur paling sederhana yang terdiri atas satu proton dan satu elektron, dan paling melimpah di alam semesta. Sebagian besar hidrogen di
bumi ada sebagai air Saito, 2004: 55. Hidrogen menyusun 11,2 dari massa air sehingga tersedia secara melimpah hampir di seluruh tempat di permukaan Bumi.
Namun demikian, kadar hidrogen bebas di dalam atmosfer sangat kecil, yakni
kurang dari 0,001 Oxtoby, et al, 2003: 202.
Gas ini adalah gas paling ringan diantara gas-gas yang telah dikenal saat ini. Pada temperatur dan tekanan standar, gas hidrogen adalah gas yang tidak
berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa, serta mudah terbakar. Gas ini mudah terbakar dengan nyala yang tidak berwarna dan melepaskan panas yang besar.
Pembakaran gas hidrogen menghasilkan energi cukup besar, sehingga dapat digunakan sebagi bahan bakar. Persamaan reaksi pembakaran gas hidrogen
dituliskan seperti persamaan:
H
2
g +
⁄
O
2
g → H
2
Ol
∆H= -286 kJ
Artinya 1 mol hidrogen dapat menghasilkan energi sebesar 286 kJ apabila bereaksi dengan Oksigen. Selain itu, kapasitas energi hidrogen E = 286 kJmol x
0,5 molg = 143 kJg jauh lebih besar dibandingkan bahan bakar lainnya, contohnya metana yang memiliki kapasitas energi 55 kJg Atkins, 2006: 51.
8
2. Reaksi Evolusi Hidrogen
Reaksi evolusi hidrogen adalah proses memproduksi hidrogen melalui elektrolisis air. Air pada kondisi atmosfer standar 1 atm dan 25 °C tidak akan
terurai secara spontan membentuk gas hidrogen dan oksigen sebab perubahan energi-bebas standar untuk reaksi ini adalah positif dan besarnya:
2 H
2
Ol → 2 H
2
g + O
2
g ∆G° = 474,4 kJ
Namun demikian, reaksi ini dapat berlangsung dalam suatu sel elektrolisis. Reaksi evolusi hidrogen terjadi secara terbatas dan berdasarkan atas
desorpsi molekul pada permukaan katoda. Reaksi evolusi hidrogen biasanya terjadi pada logam-logam platina, tembaga, dan besi. Sangat penting untuk selalu
mengamati reaksi evolusi hidrogen karena reaksi redoks lainnya dapat terjadi selama proses yang menyebabkan korosi paduan dan logam.
Leonard 2012 menjelaskan mekanisme reaksi evolusi hidrogen secara umum terjadi melalui dua tahapan. Tahap pertama dimulai dengan pelepasan
proton untuk mengabsorbsi atom hidrogen Reaksi Volmer 1: H
2
O + M + e
−
→ MH
ads
+OH
−
1 diikuti oleh penggabungan ulang 2 atom H yang diserap Reaksi Heyrovsky 2
atau tahap elektrodesorpsi yang menghasilkan H
2
Reaksi Tafel 3: H
2
O + MH
ads
+ e
−
→ H
2
+ M + OH
−
2 MH
ads
+ MH
ads
→ H
2
+ 2M 3
9
Gambar 1. Reaksi Evolusi Hidrogen Subbaraman et all., 2012
3. Elektrolisis
Kategori