Analisa Numerik Dan Optimasi Pendinginan Metal Hydride AB2 Menggunakan Phase Change Material RT60

Yudanto, Fajar Dwi (2022) Analisa Numerik Dan Optimasi Pendinginan Metal Hydride AB2 Menggunakan Phase Change Material RT60. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6007201021-Master_Thesis.pdf Download (5MB)

Abstract

Hydrogen merupakan energi terbarukan yang menjanjikan untuk menggantikan energi fosil karena memiliki banyak sumber, ramah lingkungan, dan kepadatan tinggi. Namun sistem metal hydride memiliki kelemahan terutama pada penyimpanannya, penyimpanan hidrogen dalam bentuk metal hydride melibatkan reaksi reversibel, reaksi hidrogenasi bersifat eksotermik, sedangkan reaksi dehidrogenasi bersifat endotermik yang dapat menurunkan laju reaksi. Reaksi hidrogenasi menghasilkan entalpi sehingga pendinginan diperlukan untuk menjaga agar reaksi tetap berlangsung. Penelitian ini bertujuan untuk menemukan desain pendinginan yang paling optimal dari berbagai desain dengan menggunakan metode desain optimasi untuk mendapatkan pendinginan yang optimal dan meningkatkan laju penyerapan hidrogen. Metode numerik merupakan metode yang cocok untuk mensimulasikan kondisi fenomena termal yang terjadi selama penyerapan hidrogen. Penelitian ini akan menggunakan desain pendinginan spiral tube dan selimut metal hydride dengan material pendinginan PCM (RT60) dan non PCM (Copper). PCM dianggap menjadi metode pendinginan yang paling terbaru dan paling optimal dibandingkan dengan metode konvensional. Material metal hydride menggunakan material AB2 hydroalloy C5 Al (0,27%), Ti (27,13%), V (13,95%), Mn (51,31%), Fe (2,98%), Zr (2,97%). Mekanisme simulasi CFD dilakukan dengan membuat asumsi domain adalah solid yang dapat memberikan energi bangkitan sebesar 5 MW/m3. Spiral dimodelkan berbentuk solid yang dapat bertransformasi menjadi liquid. Validasi disajikan dengan membandingkan hasil eksperimen temperatur vs waktu pada masing-masing variasi. Berdasarkan hasil simulasi CFD dan optimasi dengan metode anova, dengan menggunakan ambient temperature, dan bentuk pendingin spiral + 1 straight tube memiliki efek yang signifikan terhadap perpindahan panas pada metal hydride. Sedangkan material PCM RT60 tidak berpengaruh signifikan terhadap penyerapan panas dikarenakan titik didih/perubahan fasa terjadi pada 53-60oC sehingga material ini kurang cocok untuk pendinginan metal hydride AB2 hydroalloy C5.
===================================================================================================================================
Hydrogen is a promising energy carrier especially in renewable energy because it has many sources, is environmentally friendly, and has high density. However, because of low volumetric density of hydrogen gas, the hydrogen storage is challenging. Metal hydride can be form by reaction of metal and hydrogen and can be used to store energy in solid-state. A reversible reaction during hydride formation and decomposition produce and consumed heat that must be managed. The hydrogenation reaction is exothermic reaction, heat management is required optimized the hydrogen tank design. This study aims to find the most optimal cooling design from various designs using numerical modelling combined with the design of experiment. The numerical method is suitable for simulating the metal hydride's conditions and thermal phenomenon. This research used a spiral tube cooling design and heat absorbent with PCM(RT60) and non-PCM(Copper). PCM considered being the newest and most optimal cooling method compared to conventional methods. The metal hydride used was AB2 type hydride. The numerical study was implemented in CFD simulation mechanism assumes a solid domain that can generate estimated energy of 5 MW/m3. Spirals are modeled as solids that can transform into liquids. Validation was comparing the experimental results of temperature versus time for each variation. The results of CFD simulation and ANOVA method, using ambient temperature and the spiral+1 straight tube cooling form, can increase the effect of heat absorption in metal hydride. Then the PCM RT60 material has no significant effect of heat absorption because the phase change occurs at a temperature of 53-60oC so that the material is not suitable for cooling this metal hydride.

Item Type:	Thesis (Masters)
Additional Information:	RTM 665.81 Yud s-1 2022
Uncontrolled Keywords:	hydrogen storage, AB2, Metal Hydride, CFD,
Subjects:	T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN23 Metal cladding.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Mr. Marsudiyana -
Date Deposited:	12 Feb 2025 06:09
Last Modified:	12 Feb 2025 06:09
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/118688

Actions (login required)

View Item