Bencana Hindenburg tidak hanya menewaskan 36 orang di Lakehurst, New Jersey, pada 6 Mei 1937. Bencana ini juga membunuh kepercayaan masyarakat terhadap hidrogen selama puluhan tahun. Pesawat itu sebenarnya adalah balon gas. Hidrogen adalah unsur paling sederhana di alam semesta—satu proton, satu elektron, atom paling ringan yang pernah ada. Ini juga memberikan pukulan yang keras. Saat Anda mencampur bahan bakar paling ringan dengan oksigen dan menambahkan percikan api, Anda mendapatkan pelepasan energi yang sangat besar. Masyarakat melihat pelepasan energi tersebut dalam api dan logam yang terpelintir.
Ketakutan mulai menguasai. “Faktor ketakutan terhadap hidrogen” menjadi hal yang permanen dalam jiwa budaya. Untuk waktu yang lama, tidak ada seorang pun yang mau menyentuh benda itu dengan tiang setinggi sepuluh kaki.
Kini, kita melihat krisis yang berbeda. Persediaan minyak semakin menipis. Emisi mencekik langit. Peneliti energi kembali beralih ke hidrogen dengan pandangan yang segar. Ini menjanjikan alternatif yang bersih. Tidak ada gas rumah kaca. Hanya uap air dan panas sebagai produk sampingan. Ia memiliki keluaran energi tertinggi berdasarkan berat bahan bakar apa pun yang tersedia. Jumlahnya juga banyak. Anda dapat mengambilnya dari gas alam atau memisahkannya dari air.
Tapi ada kendalanya. Kami masih mempertanyakan apakah mobil sel bahan bakar hidrogen benar-benar aman. Dan yang lebih penting, bagaimana cara menggunakannya? Teknologi sudah ada, namun kendalanya besar.
Masalah Penyimpanan
Masalah utamanya bukanlah menghasilkan hidrogen. Itu menyimpannya. Untuk mendapatkan jarak tempuh yang berarti dari mobil hidrogen, Anda memerlukan banyak bahan bakar. Mengompresi hidrogen membutuhkan tekanan yang sangat besar. Kebanyakan sistem saat ini memampatkan gas hingga 700 bar. Itu berarti sekitar 10.000 pon per inci persegi.
Menangani tekanan tersebut menimbulkan risiko baru. Anda tidak lagi hanya berurusan dengan gas yang mudah terbakar. Anda berhadapan dengan bom terkompresi. Tank-tank tersebut harus sangat kuat. Serat karbon yang dibalut lapisan plastik adalah solusi standar saat ini. Itu mahal. Itu berat. Dan itu rumit untuk diproduksi dalam skala besar.
Pengisian Bahan Bakar Infrastruktur
Di mana Anda mengisinya? Tidak ada stasiun hidrogen. Tidak terlalu. Jaringannya jarang. Anda mungkin menemukan pompa di California, mungkin di Jepang atau Jerman. Namun di sebagian besar negara, Anda kurang beruntung. Kesenjangan infrastruktur ini menimbulkan permasalahan ayam dan telur. Orang tidak akan membeli mobil tanpa stasiun. Perusahaan tidak akan membangun stasiun tanpa mobil.
Membangun stasiun itu mahal. Pompa harus menangani penyaluran tekanan tinggi dengan aman. Mereka memerlukan sistem keselamatan khusus yang tidak diperlukan oleh SPBU. Biaya untuk membangun satu stasiun hidrogen bisa mencapai jutaan dolar. Bandingkan dengan pompa bensin standar atau bahkan pengisi daya listrik.
Pertanyaan Efisiensi
Lalu ada perdebatan efisiensi. Kendaraan sel bahan bakar hidrogen sering disebut-sebut lebih bersih dibandingkan kendaraan listrik baterai (BEV). Namun perhitungannya menjadi suram. Anda harus menghasilkan hidrogen terlebih dahulu. Elektrolisis menggunakan listrik untuk memecah air. Proses itu kehilangan energi. Kemudian Anda mengompresnya. Kemudian Anda mengangkutnya. Kemudian Anda memasukkannya ke dalam sel bahan bakar untuk mengubahnya kembali menjadi listrik untuk menggerakkan motor.
Setiap langkah menambah kerugian. Baterai kendaraan listrik diisi secara langsung. Lebih sedikit langkah konversi. Lebih sedikit energi yang terbuang. Sel bahan bakar hidrogen menawarkan keuntungan berbeda—pengisian bahan bakar cepat dan jangkauan lebih jauh. Tapi secara keseluruhan
Hidrogen bukanlah sumber. Itu adalah operator.
Bayangkan listrik. Anda tidak dapat membakar elektron di dalam piston. Tapi Anda menghasilkan listrik dengan membakar batu bara, gas, atau minyak. Listrik itu mengalir ke stopkontak Anda. Hidrogen bekerja dengan cara yang sama. Ini menyimpan energi yang diciptakan selama produksi.
Perbedaan ini penting karena hidrogen memerlukan masukan. Kita harus mengerahkan energi untuk mengeluarkannya.
Bandingkan dengan minyak. Minyak membutuhkan pengeboran. Pemompaan. Pengilangan. Pengiriman. Ini adalah rantai pasokan yang berantakan dan bermuatan geopolitik. Hidrogen memungkinkan kita memproduksi bahan bakar secara lokal. Hal ini menghindari perselisihan geopolitik yang terkait dengan cadangan minyak bumi.
Masalah Metana
Standar saat ini adalah reformasi. Khususnya, reformasi metana.
Kami membakar gas alam untuk memisahkan hidrogen dari hidrokarbon. Ini adalah metode yang paling memungkinkan saat ini. Itu juga kotor.
Kita kembali membahas masalah emisi gas rumah kaca (GRK). Mobil itu tidak mengeluarkan apa pun. Namun proses produksinya menggunakan bahan bakar fosil. Ini melepaskan GRK. Transfernya bersih. Penciptaannya tidak.
Jalur Produksi Bersih
Ada listrik bersih. Pembangkit listrik tenaga air. Angin. Tenaga surya.
Hidrogen dapat dibuat dengan cara yang sama. Para peneliti sedang menguji elektrolisis yang didukung oleh energi terbarukan. Beberapa kelompok bahkan menggunakan mikroba pemakan alga. Mikroba mengeluarkan hidrogen sebagai limbah.
Metode-metode ini menghindari pembakaran bahan bakar fosil sepenuhnya. Mereka masih dievaluasi keandalannya. Namun mereka menawarkan jalan menuju bahan bakar yang benar-benar bersih.
Cara Kerja Sel Bahan Bakar
Insinyur otomotif membuat sel bahan bakar hidrogen untuk memecahkan teka-teki penyimpanan dan penggunaan.
Sel-sel ini menggunakan konversi elektrokimia. Hidrogen terpecah. Proton dan elektron terpisah. Perpecahan ini menghasilkan listrik.
Elektron mengalir melalui sirkuit eksternal. Itu memberi tenaga pada motor. Proton dan elektron bergabung kembali dengan oksigen. Satu-satunya produk sampingan adalah air.
Satu sel tidak menghasilkan tenaga yang cukup untuk sebuah sedan. Insinyur menumpuknya. Tumpukan sel bahan bakar meningkatkan tegangan dan arus. Kumpulkan tumpukan secukupnya, dan mobil akan bergerak.
Sakit Kepala Penyimpanan
Menyimpan hidrogen di dalam pesawat adalah hambatannya.
Ada dua metode. Gas bertekanan tinggi. Atau cairan yang sangat dingin. Hidrogen kriogenik.
Tangki bertekanan bekerja di pompa. Itu berat. Tebal.
Hidrogen cair memerlukan sistem onboard untuk menjaganya tetap beku. Sistem itu menambah bobot. Berat badan membunuh efisiensi. Kendaraan harus membawa infrastruktur pendingin kemana-mana. Ini tidak praktis untuk kendaraan konsumen saat ini.
Faktor Ketakutan
Penelitian terus berlanjut. Insinyur mengoptimalkan penyimpanan. Mereka sedang menyempurnakan tumpukannya.
Tapi ada unsur kemanusiaannya. Ketakutan masyarakat.
Orang-orang membayangkan hidrogen seperti bensin. Eksplosif. Tidak stabil. Mereka membayangkan seorang penyok sepatbor mengubah mobil mereka menjadi bola api yang sangat panas.
Sains mungkin memecahkan fisika. Namun jika pengemudi menolak membeli mobil tersebut karena mengira akan meledak, teknologinya akan gagal. Langkah selanjutnya bukan hanya rekayasa. Itu psikologi.
Mengapa Hidrogen Sebenarnya Lebih Aman Dibanding Bensin
Ketakutan terhadap hidrogen sebagian besar merupakan beban sejarah. Dalam praktiknya, hidrogen seringkali lebih aman dibandingkan bahan bakar berbasis karbon yang saat ini mengalir melalui tangki gas kita. Bensin cair tumpah dan menyebar. Itu menempel. Saat terbakar, ia menghasilkan abu panas dan pancaran panas yang membakar segala sesuatu di sekitarnya. Hidrogen tidak melakukan hal itu. Hidrogen murni terbakar tanpa karbon, tidak menghasilkan abu panas dan hanya menghasilkan sedikit panas radiasi.
Ada juga fisika di sisinya. Jika hidrogen bocor, ia tidak akan menggenang di tanah. Ia naik dengan cepat ke atmosfer. Bahan bakar ini memiliki waktu yang lebih singkat untuk terakumulasi dan terbakar dibandingkan dengan bahan bakar yang lebih berat seperti propana atau uap bensin.
Membongkar Mitos Hindenburg
Baik pendukung maupun penentang bahan bakar hidrogen memanfaatkan bencana Hindenburg. Para penentang menyebutnya sebagai kisah peringatan. Para pendukungnya berpendapat bahwa hal ini sebenarnya merupakan pembebasan tuduhan terhadap hidrogen.
Bencana ini bukan disebabkan oleh hidrogen itu sendiri. Itu adalah bubuk aluminium yang melapisi kulit balon udara untuk memantulkan sinar matahari—bahan yang setara dengan bahan bakar roket. Kain katun tersebut kedap air dengan asetat yang sangat mudah terbakar. Saat kebakaran terjadi, nyala hidrogen terbakar ke atas karena gasnya sangat ringan. Hal ini membuat para penumpang relatif tidak terganggu. Tiga puluh lima dari 36 kematian disebabkan oleh penumpang yang melompat dari pesawat. Setiap orang yang tinggal di kapal selamat.
Tantangan Penyimpanan: Baja vs. Komposit
Kendala sebenarnya bukanlah keamanan dalam penggunaan. Ini penyimpanan. Kita membutuhkan tank yang tidak akan menjadi peringatan jika terjadi kecelakaan. Tangki penyimpanan apa yang terbaik untuk mencegah ledakan hidrogen dalam kecelakaan mobil?
Baja adalah salah satu pilihan. Tangki-tangki ini cukup kuat untuk membawa gas hidrogen dengan andal. Jika terjadi kecelakaan, tangki baja dapat menahan benturan tanpa tertusuk atau pecah. Tapi ada kendalanya. Hidrogen lebih ringan dan kurang padat dibandingkan bensin. Untuk menampung bahan bakar yang cukup dalam jumlah yang wajar, tangki baja harus berukuran jauh lebih besar daripada tangki bensin konvensional. Itu juga akan berat. Bobot sebesar itu membunuh efisiensi energi.
Material Canggih dan Hidrida Logam
Material komposit terlihat lebih menjanjikan dibandingkan baja. Tangki yang terbuat dari polietilen ringan dan dapat dibentuk agar sesuai dengan sasis mobil. Mereka dirancang untuk menjadi bubuk**—menyerap energi tumbukan dengan cara direduksi menjadi debu, seolah-olah melepaskan hidrogen dengan aman ke atmosfer.
Hidrogen pada akhirnya dapat disimpan dalam bahan yang memerangkap unsur tersebut dan melepaskannya hanya jika diperlukan. Metal hidrida adalah salah satu teknologi tersebut. Logam tertentu menjebak molekul hidrogen di dalam kisi strukturalnya. Hidrogen tetap aman sampai logam dipanaskan, yang kemudian melepaskan gas. Hal ini sangat menarik karena panas yang diperlukan untuk melepaskan hidrogen dapat berasal dari limbah panas yang dihasilkan oleh sel bahan bakar itu sendiri.
“Faktor ketakutan terhadap hidrogen” tidak menghentikan penelitian. Jika dunia benar-benar kehabisan minyak, ketakutan tersebut mungkin harus dikesampingkan. Teknologi terus berkembang, namun infrastruktur masih mengejar ketertinggalan.
Banyak Informasi Lebih Lanjut
Artikel Terkait HowStuffWorks
- Kuis Sel Bahan Bakar
- Cara Kerja Ekonomi Hidrogen
- Bagaimana Sel Bahan Bakar Bekerja
- Cara Kerja Balon Udara
- Cara Kerja Mobil Listrik
- Bahan Bakar Alternatif
Tautan Hebat Lainnya
- Halaman Beranda Efisiensi Energi dan Energi Terbarukan DOE AS (EERE).
- Institut Rocky Mountain
- Siaran Radio Bencana Hindenburg di Arsip Nasional
Sumber
- Edwards, Peter P. “Ketakutan kami terhadap stasiun bahan bakar hidrogen.” Waktu. 21 April 2008.
- Kruszelnicki, Karl S. “Hindenburg dan hidrogen.” Perusahaan Penyiaran Australia. 2004.
- Murphy, Christian. “Membedakan sumber dan pembawa energi.” Dewan Energi Konsumen Amerika. 30 Juli 2003.
- “Kendaraan sel bahan bakar.” Komisi Energi California.
- “Penyimpanan bahan bakar.” Universitas Printton.
- “Cara kerjanya: sel bahan bakar PEM.” Ekonomi Bahan Bakar.gov.
- “Fakta hidrogen.” Dewan Energi Konsumen Amerika. 2003.
- “Produksi dan pengiriman hidrogen.” Laboratorium Energi Terbarukan Nasional. 1 Juni 2007.
- “Apakah hidrogen berbahaya?” Institut Rocky Mountain.
- “Hidrida logam.” Departemen Energi AS. 6 November 2006.
- “Pemandangan dari neraka: Herb Morrison – bencana Hindenburg, 1937.” Arsip Nasional.
