Perpustakaan Digital ITB

Reduksi elektrokimia karbon dioksida (CO?RR) menjadi asam format dalam reaktor HCell dibatasi oleh rendahnya kelarutan CO? dan perpindahan massa gas-cair. Penelitian ini mengevaluasi pengaruh desain sparger terhadap hidrodinamika gelembung dan kinerja elektrokimia melalui 12 konfigurasi yang mencakup variasi geometri sparger, yaitu disc 45 mm, disc 40 mm, dan persegi panjang; ukuran pori 0,2 dan 2,0 mm; serta laju alir CO? 100 dan 200 mL/menit. Hidrodinamika gelembung dikarakterisasi melalui pengolahan citra untuk menentukan diameter ekuivalen, void fraction area-based, dan bubble rise velocity. Kinerja elektrokimia dievaluasi menggunakan kurva arus-tegangan, chronoamperometry selama 180 menit, dan analisis HPLC terhadap asam format. Hasil penelitian menunjukkan bahwa geometri sparger, ukuran pori, dan laju alir memengaruhi karakteristik distribusi gas, dengan rerata diameter ekuivalen gelembung sebesar 2,27 sampai 4,37 mm. Pori 0,2 mm umumnya menghasilkan gelembung lebih kecil dan void fraction lebih tinggi, tetapi tidak selalu memberikan efisiensi Faradaik yang lebih besar. Kondisi terbaik diperoleh pada sparger disc 45 mm berpori 2,0 mm dengan laju alir 200 mL/menit pada tegangan sel 2,8 V, yang menghasilkan konsentrasi asam format 21,365 ppm, yield 0,1161 mmol, dan efisiensi Faradaik 82,03%. Kondisi tersebut memiliki rerata diameter gelembung 3,30 mm dan bubble rise velocity terendah sebesar 116,68 mm/s. Analisis korelasi menunjukkan bubble rise velocity merupakan satu-satunya parameter hidrodinamika yang berkorelasi signifikan terhadap efisiensi Faradaik (Spearman ? = ?0,964; p < 0,001), melampaui void fraction area-based dan diameter ekuivalen yang keduanya tidak signifikan. Peningkatan tegangan menjadi 4 V meningkatkan muatan total, tetapi menurunkan konsentrasi dan efisiensi Faradaik asam format. Oleh karena itu, optimasi H-Cell memerlukan pengendalian kecepatan kenaikan gelembung, bukan hanya pembentukan gelembung berukuran kecil atau peningkatan keberadaan fase gas.