Perpustakaan Digital ITB

Sektor transportasi, energi, dan industri semuanya bergantung pada motor bakar. Tantangan terbesar dari motor bakar adalah emisinya. Emisi ini menimbulkan dampak negatif untuk lingkungan. Hidrogen berpotensi menjadi solusi untuk masalah emisi ini, karena hidrogen adalah bahan bakar non-karbon. Meskipun demikian, hidrogen juga memiliki sisi negatif. Berhubungan dengan hal tersebut, penelitian mengenai dampak pembakaran campuran hidrogen dengan metana — salah satu bahan bakar dengan kinetika kimia paling diteliti — dilakukan menggunakan simulasi Ansys Forte. Simulasi pada penelitian ini dimodelkan berdasarkan mesin Kubota WG1605-N-E3. Konfigurasi utama dari simulasi yang digunakan untuk penelitian ini adalah diameter silinder 79 mm, langkah piston 78,4 mm, sudut sektor 22,5°, dan ukuran mesh 0,8 mm. Pembakaran disimulasikan utamanya pada rasio ekuivalensi = 1 dengan bahan bakar murni metana, campuran 25% H2, campuran 50% H2, campuran 75% H2, dan murni Hidrogen. Simulasi menggunakan set mekanisme kimia dari Ansys Forte dengan kinetika kimia 29 spesies dan 137 spesies. Data yang didapat dari simulasi meliputi data dalam silinder sepanjang sudut engkol, data metrik kinerja dan emisi dari forte.log, dan data teresolusi spasial dalam bentuk peta kontur. Hasil simulasi menunjukkan bahwa kinerja mesin meliputi kerja indikasi kotor, daya indikasi kotor, dan IMEP menurun secara bertahap seiring peningkatan komposisi hidrogen, dengan pengurangan berkisar sebesar 0,33% dengan 25% H2, 2,08% dengan 50% H2, 5,53% dengan 75% H2, dan 47,74% dengan 100% H2. Emisi seperti jelaga, CO, VOC, mengalami penurunan, emisi UHC mengalami kenaikan, dan emisi NOx menurun sebelum naik kembali. Selain dari hasil-hasil tersebut, ditemukan bahwa set mekanisme kimia 29 spesies tidak berhasil mewakili semua reaksi pada bahan bakar campuran dengan baik, menyebabkan hal kontradiktif seperti melambatnya pembakaran seiring peningkatan komposisi hidrogen. Secara keseluruhan, dapat disimpulkan bahwa pencampuran hidrogen ke bahan bakar metana mengurangi kinerja sedikit, tetapi menghasilkan emisi yang lebih rendah. Dampak penambahan hidrogen ke bahan bakar bersifat kompleks, sangat bergantung dengan kondisi awal dan kondisi batas, serta geometri dari mesin itu sendiri. Penelitian lanjutan diperlukan untuk melengkapi data, dan untuk implementasi pencampuran hidrogen ke dunia nyata.