Miftahul Nadya

Introduction

Halo Semua👋🏻

Halaman ini akan berisi kumpulan tugas - tugas mata kuliah Metode Numerik 03 2022/2023

Happy Reading! Semoga Bermanfaat!

---

Tugas I : Case Study of Hydrogen Storage Optimization Project

Progress 1

Bahan Bakar Hidrogen adalah sumber energi terbarukan dan berkelanjutan, karena memiliki beberapa kelebihannya yaitu :

- Karakteristik nol emisi

- Tingkat konversi energi tinggi, dan

- Sumber tak terbatas

Namun, teknologi penyimpanan hidrogen selalu menjadi masalah utama dalam pemanfaatan energi secara luas.

Ada 3 cara penyimpanan hidrogen, yaitu :

(1) Gas Storage

    Penyimpanan hidrogen dalam bentuk gas membutuhkan tangki penyimpanan yang memiliki tekanan 350-700 bar atau 5.000-10.000 psi.

(2) Liquid Storage

    Hidrogen disimpan dalam bentuk cair pada suhu rendah (sekitar -253°C), volumenya jauh lebih kecil daripada ketika dalam keadaan gas. Namun, untuk menyimpan hidrogen cair, diperlukan sistem penyimpanan yang canggih dan terinsulasi dengan baik, seperti tangki dewar.

(3) Absorbent Material

    Beberapa bahan, seperti logam atau padatan logam (seperti hidrida logam), dapat menyerap hidrogen dalam jumlah yang signifikan. Hidrogen dapat diserap oleh bahan ini dan dilepaskan saat dibutuhkan.

Berikut ini adalah desain dari hydrogen storage :

Tabung penyimpanan hidrogen ini terdiri dari dua layer, yaitu : Liner dan Composite Layer, dimana masing - masingnya terbuat dari material yang berbeda

Adapun material yang dipilih adalah Carbon Fiber Composite untuk Composite Layer dan Alluminium untuk bagian Liner.

Berikut beberapa Mechanical Properties dari material yang dipilih :

Sumber : [1] Properties of Carbon Fiber Composites

---

Progress 2

Spesifikasi hydrogen storage yang akan dibuat :

- Kapasitas 1 L hidrogen

- Maksimal harga material Rp.500.000,-

- Aplikasinya dapat digunakan pada kendaraan roda dua

Hydogen storage berbentuk seperti tabung dewar/silinder, dengan dimensi :

- Silinder

    Tinggi silinder = 13 cm
    Diameter = 10 cm
    Luas permukaan silinder = 2 x π x r x t = 408,2 cm²

- Dome / Kubah

    Tinggi kubah = 1,5 cm
    Luas permukaan dome/kubah = 2 x π x r² = 157 cm²

Total luas permukaan tabung = 408,2 + 157 = 565,2 cm²

Desain 3D hydrogen storage :

Total Harga material yang dipilih untuk membuat hydrogen storage, sebagai berikut :

- Carbon Fiber Composite

    Harga :  Pelat karbon bahan kekerasan komposit 20mm x 290 x 190 mm Rp.297.630 
    Total kebutuhan = 1 x Rp.297.630

- Alluminium

    Harga : Plat aluminium 10mm x 195mm x 130mm Rp.120.000 [2] Harga Material
    Total kebutuhan = 2 x Rp.120.00 = Rp.240.000

Total Anggaran = Rp.298.000 + Rp.240.000 = Rp.538.000

Python Code for Hydrogen Storage Design Optimization :

Menghitung diameter :

  import math
  def calculate_diameter(volume, max_length):
  # Konversi volume dari liter ke cm^3
      volume_cm3 = volume * 1000
  # Menghitung diameter
      diameter = math.sqrt((4 * volume_cm3) / (math.pi * max_length))
  return diameter
  # Memanggil fungsi untuk mencari diameter
  diameter = calculate_diameter(1, 13)
  # Menampilkan hasil
  print("Diameter hydrogen storage : ", diameter, " cm")

Hasil diameter dari hydrogen storage adalah 9.896539973201056 cm atau 10 cm sesuai dengan perhitungan matematika diatas.

Menghitung ketebalan plat :

   import math
   # Menentukan variabel
   E = 0.85
   P = 116  # psi
   R = 0.3893701  # inch
   S = 70000  # psi 
   def calculate_thickness(P, R, S, E):
       t = (P * R) / (2* S * E - 0.4 * P)
       return t
   # Menghitung tebal plat
   t = calculate_thickness(P, R, S, E)
   print(f'Tebal plat minimum adalah {t:.3f} inch.')

Ketebalan plat minimum adalah 0.9642602mm atau 1 cm

---

Video Presentasi :

---

Referensi :

- Dexcraft.com. (2020, 17 Februari). Carbon Fiber Composites. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [3]

- Tokopedia.com. Plat Aluminium 10mm X 195mm X 130mm - Plat Aluminium Sheet. Diakses pada 11 Juni 2023, dari [4]

- id.aliexpress.com.0.5-5MM 190Mm X 290 Mm 3K Pelat Karbon Matte Bahan Kekerasan Komposit Tinggi Pelat Serat Karbon Tahan Air dan Antioksidan.