Studi Numerik Tegangan dan Regangan di Metal Hydride (MH) Silinder Reaktor dan Phase Change Material (PCM) Selama Proses Absorpsi - Desorpsi

Khotir, Adam Nabil Khotir (2026) Studi Numerik Tegangan dan Regangan di Metal Hydride (MH) Silinder Reaktor dan Phase Change Material (PCM) Selama Proses Absorpsi - Desorpsi. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007221158_Undergraduate_Thesis.docx.pdf Restricted to Repository staff only Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Pemanfaatan hidrogen sebagai sumber energi alternatif memerlukan sistem penyimpanan yang aman, stabil secara termal, dan memiliki integritas mekanik yang baik. Pada sistem penyimpanan hidrogen berbasis metal hydride (MH), proses absorpsi dan desorpsi bersifat eksotermik dan endotermik yang menyebabkan fluktuasi temperatur serta ekspansi–kontraksi volumetrik material MH, sehingga dapat menimbulkan tegangan dan regangan. Kondisi ini berpotensi menurunkan keandalan struktur dan umur pakai tangki apabila tidak dikelola dengan baik. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis secara numerik distribusi temperatur, tegangan, dan regangan pada tangki penyimpanan MH berbentuk silinder serta mengevaluasi pengaruh integrasi phase change material (PCM) sebagai sistem manajemen termal. Analisis dilakukan menggunakan perangkat lunak ANSYS melalui simulasi perpindahan panas tak tunak yang terkopel dengan analisis struktur, dengan mempertimbangkan perubahan sifat termal material selama siklus absorpsi–desorpsi. Model numerik dikembangkan dalam dua variasi, yaitu tangki tanpa PCM dan tangki dengan lapisan PCM yang ditempatkan di antara material MH dan dinding silinder untuk menyerap panas selama absorpsi dan melepaskannya kembali saat desorpsi. Material LaNi₅ digunakan sebagai MH dan LiNO₃·3H₂O sebagai PCM. Hasil yang diharapkan dari penelitian ini adalah diperolehnya gambaran komprehensif mengenai pengaruh PCM terhadap penurunan fluktuasi temperatur serta reduksi konsentrasi tegangan dan regangan pada tangki MH, sehingga dapat digunakan sebagai dasar perancangan sistem penyimpanan hidrogen yang lebih aman, andal, dan berumur pakai panjang.
===================================================================================================================================
The utilization of hydrogen as an alternative energy source requires a storage system that is thermally stable and mechanically reliable. In metal hydride (MH)–based hydrogen storage systems, absorption and desorption processes are exothermic and endothermic, respectively, leading to temperature fluctuations and volumetric expansion–contraction of the MH material, which may induce stress and strain in the storage tank structure. These effects can compromise structural integrity and service life if not properly managed. This study aims to numerically analyze the temperature, stress, and strain distributions in a cylindrical MH storage tank and to evaluate the effect of integrating phase change material (PCM) as a thermal management system. The analysis is conducted using ANSYS through a transient heat transfer simulation coupled with structural analysis, accounting for material property variations during absorption–desorption cycles. Two numerical models are developed, namely a tank without PCM and a tank with a PCM layer placed between the MH material and the cylindrical wall to absorb heat during absorption and release it during desorption. LaNi₅ is used as the MH material, while LiNO₃·3H₂O is employed as the PCM. The expected outcome of this study is a comprehensive understanding of the role of PCM in reducing temperature fluctuations and mitigating stress and strain concentrations in MH storage tanks, providing a basis for the design of safer and more reliable hydrogen storage systems.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Penyimpanan Hidrogen, Studi Numerik, Material Perubahan Fase, Hidrat Logam, Desain Silinder, Tegangan dan Regangan. Hidrogen Storage, Numerical Study, Phase Change Material, Metal Hydride, Cylinder Design, Stress and Strain.
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ165 Energy storage.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Adam Nabil Khotir
Date Deposited:	05 Aug 2026 04:09
Last Modified:	05 Aug 2026 04:09
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/143995

Actions (login required)

View Item