(B. Teknologi) Metode Pengayaan Kandungan Hidrogen dalam Producer Gas Sekam Padi untuk Pembangkit Listrik Berefisiensi Tinggi.
(B. Teknologi)
Metode Pengayaan Kandungan Hidrogen dalam Producer Gas Sekam Padi untuk Pembangkit
Listrik Berefisiensi Tinggi
Kata kunci: gasifikasi, sekam, arang, uap, reduksi tar dengan plasma, pengayaan hidrogen, mesin Stirling,
fuel cell
Suyitno; Wibowo, Atmanto Heru; Nizam, Muhammad
Pascasarjana UNS, Penelitian, DP2M Dikti, Hibah Pascasarjana Lanjutan, 2012
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses pengayaan hidrogen pada producer gas gasifikasi
bertingkat sekam padi. Selanjutnya producer gas yang kaya hidrogen digunakan untuk menghasilkan
listrik dari mesin pembakaran dalam dan fuel cell. Panas terbuang dari reaktor gasifikasi digunakan untuk
termoelektrik dan mesin Stirling. Bahan baku sekam padi dimasukkan dalam reaktor pada laju aliran
massa 5 kg/jam. Temperatur pirolisis diatur pada 400, 450, dan 500oC. Gas pirolisis dikondensasi secara
bertingkat sehingga dapat terpisah antara bio-oil dan air. Uap digunakan sebagai agen gasifikasi diatur
pada temperatur 400 dan 500oC. Producer gas hasil gasifikasi dan pirolisis yang dimasukkan dalam
reaktor plasma yang dilengkapi dengan penjerap dengan perbandingan CaO/sekam padi sebesar 0,25,
0,5, dan 0,75. Hasil penelitian didapatkan bahwa dengan semakin tinggi temperatur pirolisis maka
semakin besar konsentrasi hidrogen yang terbentuk yaitu sebesar 23,0% dengan konsentrasi karbon
monoksida sebesar 8,19%. Producer gas yang dihasilkan selanjutnya dilewatkan dalam reaktor plasma
dan CaO. Dengan semakin tinggi perbandingan CaO/sekam padi maka semakin besar pula konsentrasi
hidrogen dan karbon monoksida yang terbentuk. Pada perbandingan CaO/sekam padi = 0,75 diperoleh
konsentrasi hidrogen dan karbon monoksida masing-masing sebesar 42,56% dan 16,5%. Produksi bio-oil
tertinggi diperoleh pada temperatur pirolisis 450oC sebesar 20,47% tanpa katalis dan dengan katalis
diperoleh 20,17%. Efisiensi termal gasifier tertinggi 45,6% dan efisiensi pembangkitkan listrik tertinggi
sebesar 19,9%. Hasil dari penelitian fuel cell diperoleh bahwa kurva karakteristik V-I dari simulasi CFD
mendekati dengan hasil dari pengujian eksperimen. Besarnya tegangan maksimum dari fuel cell htec
J101 adalah 0,97 V dengan daya puncak sebesar 556 mW. Semakin besar temperatur menyebabkan
turunnya arus yang dihasilkan oleh PEMFC. Pada proses scale up fuel cell, besarnya arus dan daya yang
dihasilkan sebanding dengan besarnya pembesaran yang digunakan. Hasil dari pengujian mesin Stirling
diperoleh bahwa pengaruh penambahan ethanol terhadap unjuk kerja mesin Stirling 0%vol sampai
dengan 5%vol mengalami peningkatan pada torsi, daya dan efisiensi mesin Stirling dan kemudian
mengalami penurunan torsi, daya dan efisiensi mesin Stirling untuk penambahan ethanol lebih dari
5%vol. Pengaruh penambahan nanofluid ZnO sebagai fluida kerja terhadap unjuk kerja mesin Stirling
yang dihasilkan dari mesin Stirling dengan fraksi volume 1x10-3 sampai 5x10-3 mengalami peningkatan
pada torsi, daya dan efisiensi. Variasi terbaik untuk peningkatan efisiensi yang dihasilkan mesin Stirling
yaitu pada penambahan ethanol 5%vol dengan fraksi volume 5x10-3 sebesar 5,51%. Daya keluaran
mesin Stirling masih lebih besar dibandingkan dengan daya keluaran sel termoelektrik.
Metode Pengayaan Kandungan Hidrogen dalam Producer Gas Sekam Padi untuk Pembangkit
Listrik Berefisiensi Tinggi
Kata kunci: gasifikasi, sekam, arang, uap, reduksi tar dengan plasma, pengayaan hidrogen, mesin Stirling,
fuel cell
Suyitno; Wibowo, Atmanto Heru; Nizam, Muhammad
Pascasarjana UNS, Penelitian, DP2M Dikti, Hibah Pascasarjana Lanjutan, 2012
Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari proses pengayaan hidrogen pada producer gas gasifikasi
bertingkat sekam padi. Selanjutnya producer gas yang kaya hidrogen digunakan untuk menghasilkan
listrik dari mesin pembakaran dalam dan fuel cell. Panas terbuang dari reaktor gasifikasi digunakan untuk
termoelektrik dan mesin Stirling. Bahan baku sekam padi dimasukkan dalam reaktor pada laju aliran
massa 5 kg/jam. Temperatur pirolisis diatur pada 400, 450, dan 500oC. Gas pirolisis dikondensasi secara
bertingkat sehingga dapat terpisah antara bio-oil dan air. Uap digunakan sebagai agen gasifikasi diatur
pada temperatur 400 dan 500oC. Producer gas hasil gasifikasi dan pirolisis yang dimasukkan dalam
reaktor plasma yang dilengkapi dengan penjerap dengan perbandingan CaO/sekam padi sebesar 0,25,
0,5, dan 0,75. Hasil penelitian didapatkan bahwa dengan semakin tinggi temperatur pirolisis maka
semakin besar konsentrasi hidrogen yang terbentuk yaitu sebesar 23,0% dengan konsentrasi karbon
monoksida sebesar 8,19%. Producer gas yang dihasilkan selanjutnya dilewatkan dalam reaktor plasma
dan CaO. Dengan semakin tinggi perbandingan CaO/sekam padi maka semakin besar pula konsentrasi
hidrogen dan karbon monoksida yang terbentuk. Pada perbandingan CaO/sekam padi = 0,75 diperoleh
konsentrasi hidrogen dan karbon monoksida masing-masing sebesar 42,56% dan 16,5%. Produksi bio-oil
tertinggi diperoleh pada temperatur pirolisis 450oC sebesar 20,47% tanpa katalis dan dengan katalis
diperoleh 20,17%. Efisiensi termal gasifier tertinggi 45,6% dan efisiensi pembangkitkan listrik tertinggi
sebesar 19,9%. Hasil dari penelitian fuel cell diperoleh bahwa kurva karakteristik V-I dari simulasi CFD
mendekati dengan hasil dari pengujian eksperimen. Besarnya tegangan maksimum dari fuel cell htec
J101 adalah 0,97 V dengan daya puncak sebesar 556 mW. Semakin besar temperatur menyebabkan
turunnya arus yang dihasilkan oleh PEMFC. Pada proses scale up fuel cell, besarnya arus dan daya yang
dihasilkan sebanding dengan besarnya pembesaran yang digunakan. Hasil dari pengujian mesin Stirling
diperoleh bahwa pengaruh penambahan ethanol terhadap unjuk kerja mesin Stirling 0%vol sampai
dengan 5%vol mengalami peningkatan pada torsi, daya dan efisiensi mesin Stirling dan kemudian
mengalami penurunan torsi, daya dan efisiensi mesin Stirling untuk penambahan ethanol lebih dari
5%vol. Pengaruh penambahan nanofluid ZnO sebagai fluida kerja terhadap unjuk kerja mesin Stirling
yang dihasilkan dari mesin Stirling dengan fraksi volume 1x10-3 sampai 5x10-3 mengalami peningkatan
pada torsi, daya dan efisiensi. Variasi terbaik untuk peningkatan efisiensi yang dihasilkan mesin Stirling
yaitu pada penambahan ethanol 5%vol dengan fraksi volume 5x10-3 sebesar 5,51%. Daya keluaran
mesin Stirling masih lebih besar dibandingkan dengan daya keluaran sel termoelektrik.