ESTIMASI KAPASITAS ADSORPSI HIDROGEN PADA SWNT MELALUI METODA SEMI EMPIRIK DENGAN KOREKSI GEOMETRIK

Abstract

INTISARI

Potensi gas hidrogen untuk diimplementasikan sebagai pembawa energi alternatif sangat menjanjikan karena bersih dan efisien. Namun ada sejumlah kendala kenapa belum dapat direalisasikan secara masif hingga saat ini, yakni masalah pengembangan teknologi penyimpanan gas hidrogen. Untuk dapat meningkatkan kapasitas penyimpanan gas hidrogen sudah banyak dilakukan penelitian baik teoritik, experimen, maupun simulasi guna mendapatkan material baru yang memenuhi kriteria, salah satunya adalah adsorben karbon nanostruktur seperti carbon nanotube (CNT). Salah satu jenis CNT yang paling baik adalah Sinle-Wall Carbon Nanotubes (SWCNT). Hingga saat ini banyak penelitian eksperimen yang tidak memberikan hasil yang reproducible menyebabkan perlunya ada pengembangan penelitian teoritis adsorpsi gas hidrogen dengan pendekatan termodinamika molekuler. Dengan kalkulasi struktur elektronik, energi potensial interaksi antar molekul gas hidrogen diestimasi dan antara gas hidrogen dengan SWCNT. Energi potensial tersebut direpresentasikan ke dalam persamaan nilai parameter potensial klasik sebagai fungsi dari diameter SWCNT agar didapatkan model potensial yang paling akurat. Setelah mendapatkan nilai-nilai parameter potensial interaksinya, simulasi dinamika molekuler dilakukan untuk menganalisa adsorpsi gas hidrogen pada permukaan bagian luar dan bagian dalam SWCNT. Dari perhitungan yang dilakukan diperoleh nilai SSA sebesar 2600 m²/g. Dengan nilai SSA tersebut memberikan kisaran hasil kapasitas adsorpsi sebesar 0,9 wt % pada temperatur 298 K, 1,2 wt % pada temperatur 233 K dan 4,8 wt% pada temperatur 77 K di tekanan sekitar 100 atm. Diameter optimum untuk adsorpsi diperoleh pada diameter kurang dari 5Ǻ dan pada diameter antara 12 – 14 Ǻ.