Hydrogen Bahan Bakar Alternatif: Pengenalan, Kegunaan dan Keamananny

“Apakah kamu tahu apa itu hydrogen? Bagaimana cara hydrogen dihasilkan dan digunakan? Dan yang tak kalah penting, bagaimana aspek keamanannya?”

Hydrogen adalah unsur kimia yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Ini adalah unsur paling ringan di dalam tabel periodik dan ditemukan di alam dalam bentuk gas di atmosfer Bumi dan bintang-bintang. Hydrogen juga merupakan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan, karena hanya menghasilkan air dan panas saat digunakan, tanpa menghasilkan emisi berbahaya atau gas rumah kaca. Hydrogen juga digunakan dalam berbagai aplikasi industri, termasuk produksi amonia, bahan bakar roket, dan sebagai bahan baku dalam proses kimia.

Air sumber utama hydrogen 

Air (H2O) mengandung hydrogen dalam bentuk molekul. Dalam setiap molekul air, terdapat dua atom hydrogen yang terikat dengan satu atom oksigen, membentuk ikatan kovalen polar. Hydrogen dalam air sangat penting untuk kehidupan, karena digunakan dalam proses fotosintesis oleh tumbuhan, dan juga diperlukan dalam proses metabolisme oleh makhluk hidup. Selain itu, air juga merupakan sumber utama hydrogen dalam produksi bahan bakar alternatif, seperti hydrogen fuel cell.

Apakah air bisa dijadikan bahan bakar alternatif 

Air sendiri bukanlah bahan bakar alternatif, karena molekul air tidak dapat langsung digunakan sebagai sumber energi untuk menghasilkan daya. Namun, dengan proses elektrolisis, air dapat dipecah menjadi hydrogen dan oksigen. Hydrogen yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif, seperti dalam hydrogen fuel cell, sementara oksigen yang dihasilkan dapat dilepaskan kembali ke atmosfer.

Proses elektrolisis membutuhkan energi untuk memecah molekul air menjadi hydrogen dan oksigen, sehingga untuk membuat hydrogen dari air secara efisien, sumber energi yang digunakan juga harus ramah lingkungan, seperti energi matahari atau energi angin. Dalam hal ini, hydrogen dari air dapat menjadi bagian dari solusi untuk mengurangi emisi gas rumah kaca dan mendukung transisi ke energi terbarukan.

Tehnik ekstraksi hydrogen dari air

Teknik sederhana untuk mengekstraksi hydrogen dari air yang bisa dibuat dari rumah, yaitu dengan menggunakan elektrolisis air. Namun, perlu diingat bahwa teknik ini membutuhkan kehati-hatian dan perlu dilakukan dengan benar, karena melibatkan listrik dan gas hydrogen yang mudah terbakar.

Berikut adalah bahan-bahan dan langkah-langkah untuk melakukan elektrolisis air secara sederhana:

Bahan-bahan yang dibutuhkan:

• Air
• Garam dapur (NaCl),  opsional, untuk meningkatkan konduktivitas air
• 2 buah elektroda (misalnya kawat tembaga dan kawat besi)
• Kabel listrik
• Baterai atau sumber listrik DC
• Pipa atau selang kecil
• Wadah

Langkah-langkah:

• Siapkan wadah dan isi dengan air secukupnya. Tambahkan sedikit garam dapur ke dalam air, untuk membantu menghantarkan listrik melalui larutan.

• Siapkan 2 buah elektroda dengan mengikatkan kawat tembaga dan kawat besi pada ujung-ujungnya.

• Masukkan kedua elektroda ke dalam wadah yang berisi air dan garam, dengan meletakkan elektroda tembaga di satu sisi wadah dan elektroda besi di sisi yang lain. Pastikan elektroda tidak bersentuhan satu sama lain.

• Sambungkan kawat tembaga ke kutub positif baterai atau sumber listrik DC, dan sambungkan kawat besi ke kutub negatif.

• Letakkan ujung pipa atau selang kecil di atas elektroda tembaga, sehingga gas hydrogen yang terbentuk selama elektrolisis dapat diambil melalui pipa.

• Hidupkan sumber listrik DC, dan biarkan elektrolisis berjalan selama beberapa menit hingga cukup banyak hydrogen terkumpul di dalam pipa.

• Matikan sumber listrik DC, dan lepaskan pipa dari elektroda tembaga. Jangan terlalu dekat dengan elektroda besi, karena gas oxygen yang terbentuk selama elektrolisis dapat sangat mudah terbakar.

• Gunakan gas hydrogen yang terkumpul di dalam pipa dengan hati-hati, misalnya sebagai bahan bakar untuk menyalakan api pada kompor atau burner.

Perlu diingat bahwa teknik ini sederhana dan hanya bisa menghasilkan sedikit hydrogen. 

Untuk contoh, jika kita menggunakan baterai 9 volt dan melakukan elektrolisis selama 10 menit, maka kita dapat menghasilkan sekitar 5-10 ml hydrogen dan 2-5 ml oksigen. Namun, hasil yang diperoleh dapat berbeda-beda tergantung pada faktor-faktor seperti voltase, lama waktu, dan kualitas air yang digunakan.

Juga, jangan mencoba untuk mengambil gas yang dihasilkan dari elektrolisis air dengan cara menghirupnya, karena gas hydrogen yang terbakar dapat sangat berbahaya dan berpotensi meledak. Oleh karena itu, sangat disarankan untuk melakukan eksperimen ini dengan hati-hati dan di bawah pengawasan orang dewasa yang bertanggung jawab.

Apa oksigen dihasilkan saat ekstraksi ini?

Saat melakukan proses elektrolisis air, selain hydrogen, juga terbentuk oksigen di elektroda positif (anoda). Reaksi elektrolisis air dapat digambarkan sebagai berikut:

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Dalam reaksi tersebut, molekul air (H2O) dipecah menjadi 2 molekul hydrogen (H2) dan 1 molekul oksigen (O2) melalui reaksi elektrolisis yang terjadi pada elektroda positif dan negatif.

Oksigen yang dihasilkan selama elektrolisis dapat dikeluarkan melalui pipa atau selang yang terpasang pada elektroda positif. Namun, karena oksigen lebih reaktif dan mudah terbakar dibandingkan hydrogen, maka harus dikeluarkan dengan hati-hati dan jangan terlalu dekat dengan api atau sumber panas.

Bagaimana menentukan dalam proses ekstraksi yang dihasilkan hydrogen atau oksigen? 

Untuk menentukan selang mana yang mengeluarkan oksigen dan selang mana yang mengeluarkan hydrogen selama proses elektrolisis air, ada beberapa hal yang dapat dilakukan:

• Identifikasi elektroda yang berbeda. Dalam proses elektrolisis, kedua elektroda biasanya terbuat dari bahan yang berbeda, misalnya tembaga dan besi. Oksigen akan dihasilkan di elektroda positif (anoda) dan hydrogen akan dihasilkan di elektroda negatif (katoda). Jadi, dengan mengidentifikasi elektroda yang berbeda, kita dapat menentukan selang mana yang mengeluarkan oksigen dan hydrogen.

• Uji gas yang dihasilkan. Oksigen dan hydrogen memiliki sifat yang berbeda, sehingga kita dapat menguji gas yang dihasilkan di setiap selang untuk menentukan jenis gasnya. Misalnya, hydrogen dapat diuji dengan membakar gasnya, sedangkan oksigen dapat diuji dengan menyalakan tungku atau api.

• Gunakan perangkat pemisah gas. Jika kita memiliki perangkat pemisah gas, maka kita dapat memisahkan hydrogen dan oksigen yang dihasilkan selama elektrolisis dengan menggunakan perangkat tersebut. Perangkat pemisah gas ini bekerja dengan memanfaatkan sifat-sifat fisik dari gas-gas tersebut, seperti berat molekul dan densitasnya.

Setelah kita menentukan selang mana yang mengeluarkan hydrogen dan oksigen, kita harus tetap berhati-hati saat menggunakan gas-gas tersebut, terutama hydrogen yang sangat mudah terbakar dan berpotensi meledak. Jangan pernah mencoba menghirup gas hydrogen atau membiarkannya bocor di dalam ruangan yang tertutup. Pastikan untuk menggunakan gas-gas tersebut dengan aman dan hati-hati.

Langkah apa jika anda tidak sengaja menghirup gas hydrogen 

Jika Anda tidak sengaja menghirup gas hydrogen yang terlepas ke udara, sebaiknya segera keluar dari area yang terkontaminasi dan cari udara segar secepat mungkin. Hal ini karena hydrogen dapat menggantikan oksigen dalam paru-paru, sehingga dapat menyebabkan sesak napas, pusing, mual, dan bahkan pingsan jika terhirup dalam jumlah yang cukup besar.

Jika Anda merasa tidak nyaman atau mengalami gejala yang mencurigakan setelah terpapar hydrogen, segera hubungi dokter atau tenaga medis untuk mendapatkan pertolongan yang tepat. Jangan mencoba untuk memuntahkan atau menginduksi muntah tanpa saran dari dokter, karena hal ini dapat meningkatkan risiko terjadinya kerusakan pada paru-paru atau organ tubuh lainnya.

Selain itu, jika Anda bekerja atau melakukan eksperimen yang melibatkan hydrogen, pastikan untuk mengenakan peralatan pelindung diri yang sesuai, seperti masker dan kacamata pelindung, serta pastikan ruangan memiliki ventilasi yang cukup agar gas yang terlepas bisa segera keluar dan tidak menumpuk dalam ruangan.

Bagaimana memanfaatkan hydrogen hasil ekstraksi ini untuk bahan bakar alternatif

Hydrogen yang dihasilkan dari proses elektrolisis air dapat dimanfaatkan sebagai bahan bakar alternatif. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk mengumpulkan dan menggunakan hydrogen ini antara lain:

1. Mengumpulkan hydrogen

Hydrogen yang dihasilkan dari proses elektrolisis dapat dikumpulkan dan disimpan dalam wadah yang tahan tekanan tinggi seperti tangki atau tabung gas.

Proses pengumpulan dan penyimpanan hydrogen perlu dilakukan dengan hati-hati dan aman karena hydrogen sangat mudah terbakar dan meledak jika terkena percikan api atau panas.

2. Menggunakan hydrogen

Hydrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk menghasilkan energi listrik atau energi panas melalui reaksi kimia dengan oksigen dalam proses pembakaran atau oksidasi.

Salah satu cara penggunaan hydrogen sebagai bahan bakar adalah dengan menggunakan fuel cell, yaitu sebuah alat yang mengubah hydrogen menjadi energi listrik melalui proses reaksi kimia.

Hydrogen juga dapat digunakan sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor seperti mobil atau bus. Namun, untuk menggunakan hydrogen sebagai bahan bakar kendaraan, diperlukan sistem pengolahan hydrogen yang canggih dan aman seperti penggunaan tangki tahan tekanan tinggi, sistem penyimpanan dan pengiriman hydrogen, serta mesin pembakaran hydrogen yang efisien.

3. Keuntungan penggunaan hydrogen sebagai bahan bakar

Hydrogen sebagai bahan bakar memiliki keuntungan seperti ramah lingkungan karena tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca seperti CO2 atau CH4.

Penggunaan hydrogen juga dapat meningkatkan efisiensi energi karena hydrogen memiliki nilai kalor yang tinggi, sehingga dapat menghasilkan energi yang lebih besar dibandingkan dengan bahan bakar konvensional seperti bensin atau diesel.

Namun, untuk memanfaatkan hydrogen sebagai bahan bakar yang efisien dan aman, diperlukan teknologi dan sistem yang lebih canggih dan terintegrasi, sehingga penggunaannya masih memerlukan investasi yang besar dan masih dalam tahap pengembangan.

Hal-hal yang perlu anda perhatikan saat melakukan proses ekstraksi ini 

Proses ekstraksi hydrogen dari air menggunakan elektrolisis memerlukan kehati-hatian dan keamanan yang tinggi karena hydrogen sangat mudah terbakar dan meledak jika terkena percikan api atau panas. Oleh karena itu, jika Anda ingin mencoba proses ini, pastikan untuk mengikuti panduan yang tepat dan memperhatikan beberapa hal berikut:

1. Konsultasikan dengan ahli atau pelatih

Jika Anda ingin mencoba melakukan eksperimen ini, pastikan untuk berkonsultasi dengan ahli atau pelatih yang memiliki pengetahuan dan pengalaman yang cukup tentang proses elektrolisis dan keamanannya.

Jangan mencoba melakukan proses elektrolisis tanpa bimbingan yang tepat, terutama jika Anda tidak memiliki latar belakang ilmiah atau teknik yang memadai.

2. Gunakan peralatan yang aman dan tepat

Pastikan Anda menggunakan peralatan yang aman dan tepat untuk melakukan proses elektrolisis, termasuk penggunaan sel elektrolisis yang didesain khusus untuk keperluan ini.

Sel elektrolisis harus terbuat dari bahan yang tahan korosi dan tahan tekanan tinggi untuk menghindari kebocoran atau ledakan yang berpotensi berbahaya.

3. Hindari kontak dengan api atau panas

Pastikan proses elektrolisis berlangsung di lingkungan yang bebas dari api atau panas yang berpotensi memicu terjadinya ledakan atau kebakaran.

Jangan biarkan hydrogen terlepas ke udara terbuka atau dekat dengan sumber api atau panas, karena hydrogen sangat mudah terbakar dan meledak.

4. Simpan hydrogen dengan aman

Jika Anda berhasil mengekstraksi hydrogen, pastikan untuk menyimpannya dalam wadah yang tahan tekanan tinggi dan sesuai dengan standar keamanan yang ditetapkan.

Hindari menyimpan hydrogen di tempat yang terlalu panas atau dekat dengan sumber api atau panas, serta pastikan untuk menghindari benturan atau guncangan yang berpotensi merusak wadah penyimpanan.

Jadi, jika Anda tidak yakin atau tidak memiliki pengalaman yang cukup, sebaiknya hindari mencoba melakukan ekstraksi hydrogen dari rumah sendiri dan segera berkonsultasi dengan ahli atau pelatih yang berpengalaman dan terpercaya untuk memastikan keselamatan Anda dan lingkungan sekitar.

Informasi tambahan:

Hydrogen cair (liquid hydrogen) adalah hydrogen yang telah didinginkan hingga mencapai suhu yang sangat rendah, yaitu di bawah -253°C. Pada suhu ini, hydrogen akan berubah dari fase gas menjadi fase cair.

Hydrogen cair memiliki kepadatan energi yang sangat tinggi, sehingga bisa menjadi pilihan yang menarik untuk digunakan sebagai bahan bakar dalam kendaraan atau mesin. Namun, untuk menyimpan hydrogen cair membutuhkan teknologi yang rumit, karena hydrogen cair memerlukan suhu yang sangat rendah dan kondisi penyimpanan yang khusus.

Selain itu, penggunaan hydrogen cair juga memerlukan teknologi yang canggih, karena hydrogen cair harus diubah kembali menjadi gas sebelum dapat digunakan sebagai bahan bakar. Hal ini memerlukan proses pemanasan yang efisien dan tidak menghasilkan emisi, agar hydrogen dapat digunakan secara optimal sebagai bahan bakar alternatif.