Simulasi Molekuler pada Campuran Amonia: Mengakselerasi Pencarian Bahan Bakar Terbarukan

Amonia (NH3) merupakan molekul yang penting dalam berbagai aplikasi. Biasanya, amonia dihasilkan dari proses Haber-Bosch untuk menangkap nitrogen guna pupuk, juga digunakan dalam pendinginan, produk pembersih, dan pembuatan obat-obatan.

blank

Amonia (NH3) merupakan molekul yang penting dalam berbagai aplikasi. Biasanya, amonia dihasilkan dari proses Haber-Bosch untuk menangkap nitrogen kemudian dapat digunakan sebagai pupuk, juga digunakan dalam pendinginan, produk pembersih, dan pembuatan obat-obatan. Baru-baru ini, minat pada amonia juga tumbuh sebagai potensi sumber energi terbarukan untuk mengatasi tantangan energi saat ini.

Amonia stabil, aman, mudah terbakar, dan mengandung sejumlah besar hidrogen, menjadikannya kandidat yang menjanjikan sebagai pengganti pembawa energi berbasis karbon yang memicu perubahan iklim. Penelitian untuk menjelajahi bagaimana amonia dapat digunakan langsung sebagai bahan bakar untuk mesin, turbin gas, dan sel bahan bakar hidrogen telah dimulai. Amonia juga dianggap sebagai kandidat penyimpan energi untuk mengatasi situasi saat energi terbarukan lainnya tidak mencukupi.

Meskipun banyak yang diketahui tentang amonia, minat baru dalam menggunakannya sebagai bahan bakar telah mendorong pencarian teknologi baru. Hal tersebut meningkatkan kebutuhan akan data termodinamika yang akurat, termasuk sifat-sifat dasar amonia seperti kesetimbangan fasa, densitas, dan kapasitas panas ketika bercampur dengan molekul lain. Dr. Jadran Vrabec, dari Institute for Process Sciences di TU Berlin, telah menggunakan komputasi berkinerja tinggi untuk meneliti sifat-sifat termodinamika amonia maupun campuran amonia di tingkat molekuler.

Dengan bantuan superkomputer bernama Hawk, para peneliti di TU Berlin telah mengumpulkan data termodinamika yang berharga untuk riset rekayasa kimia pada amonia.

Dalam penelitian terbaru yang dipublikasikan di Journal of Chemical & Engineering Data, Dr. Jadran Vrabec dan rekan penulisnya, Erich Mace, melaporkan hasil simulasi tentang sifat-sifat termodinamika campuran bahan bakar yang mengandung amonia. Simulasi ini, yang dilakukan menggunakan superkomputer Hawk, menambahkan data yang berharga untuk pengembangan aplikasi baru amonia dan membantu menilai keakuratan data yang sudah ada.

Pendekatan simulasi skala besar yang digunakan Vrabec memberikan wawasan unik tentang sifat-sifat termodinamika, yang sulit diperoleh melalui eksperimen.

blank
Simulasi sifat-sifat termodinamika dari campuran amonia dan molekul lain memberikan wawasan tentang keseimbangan uap-cair dan konstanta Henry, faktor penting dalam menentukan bagaimana gas dan cairan akan bercampur dalam proses rekayasa kimia.

Hasil eksperimen tim menunjukkan bahwa data simulasi berkorespondensi baik dengan data eksperimental lainnya, dan bahkan mengidentifikasi data eksperimental yang mungkin tidak akurat. Penelitian ini memiliki nilai penting dalam memahami perilaku campuran amonia dan membantu mengembangkan teknologi baru berbasis amonia untuk masa depan.

blank
Grafik-gafik membandingkan data simulasi dan eksperimental untuk campuran amonia dan metana pada rentang komposisi, tekanan, dan suhu yang luas. Data simulasi (diwakili oleh lingkaran biru) berkorespondensi baik dengan data eksperimental lainnya, dan mengungkapkan data eksperimental yang menyimpang (terlihat, misalnya, dalam berlian merah untuk hasil Kaminishi 1961 di bagian bawah kiri atas gambar). Kemungkinan data tersebut tidak akurat.

Referensi:

[1] https://www.hlrs.de/news/detail/molecular-simulations-of-ammonia-mixtures-support-search-for-renewable-fuels diakses pada 30 Maret 2024

[2] Erich J. Mace, Jadran Vrabec. High-Pressure Fluid-Phase Equilibria and Henry’s Constants of Supercritical Gases in AmmoniaJournal of Chemical & Engineering Data, 2023; 69 (2): 573 DOI: 10.1021/acs.jced.3c00327

Tinggalkan Komentar

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *