Muhammad Jiyad Mahisa

Introduction

Halo perkenalkan nama saya Muhammad Jiyad Mahisa, saya lahir di Padang 01 Oktober 2002, Saya merupakan mahasiswa teknik perkapalan FTUI. Saya bertempat tinggal di Kota Bogor. Saya berasal dari SMA Negeri 2 Bogor

Resume Pertemuan 1 26/06/2023

Pada pertemuan berikut saya mempelajari tentang apa artinya consiousness dan hubungunnya dengan metode numerik. Consiousness dapat diartikan sebagai kesadaran secara harafiah, tetapi jika kita menjabarkan secara terperinci pengertiannya cukup rumit karena menyangkut dengan kesadaran dan jiwa kita sebagai manusia. Consiousness sendiri merupakan proses berpikir manusia dimana tidak ada sesuatu yang benar - benar pasti pada ilmu matematika. Hal ini merupakan anugerah dari tuhan agar kita sebagai manusia dapat berpikir dan sadar dalam berpikir untuk memecahkan suatu masalah, sesungguhnya yang pasti benar hanyalah Tuhan Yang Maha Esa. Bisa kita ambil contohnya dalam persamaaan matematika sederhana yang ditunjukka pak DAI.

Dengan persamaan x²-1/x-1 dengan nilai x=1 akan mendapatkan hasil 0/0 yang artinya tak hingga/terdefinisi dan jika digunakan cara pemfaktoran maka akan didapatkan jasil berupa dua dengan cara pemfaktoran. Akan tetapi, cara tersebut hanya diselesaikan dengan cara numerik tetapi cara pertama yang menghasilkan angka 0/0 dapat ditemukan hasil perhitungan dengan cara komputasi. Hal tersebut membuktikan bahwa angka tersebut tidak benar² 0 sehingga bisa didapatkan hasil 0.0000001 sekian sebagai contoh. Hal ini membuktikan bahwa ilmu matematika dan sains merupakan deginisi dari ilmu pendekatan bukanlah ilmu yang pasti. Tidak ada angka yang benar² exact 1 atau 2 tapi yang ada pendekatan dari 1 atau 2 dengan angka desimal yang tidak terlihat.

Bahkan komputer pun hanya dapat mencaapai angka desimal pangkat 300 dan -300 sebagai batas. Jadi dengan cara numerik manual dan komputasi pun tidak sanggup untuk menjabarkan angka secara pasti karena tidak terbatas. Jadi angka tersebut memiliki angka desimal tak hingga yang mendekati angka tersebut. Hal ini juga membangun rasa concious yang ada pada diri saya bahwa hal yang terlihat sederhana ternyata tidak semidah itu dan tidaklah pasti karena kembali lagi kepastian hanyalah milik tuhan Yang Maha Esa.

Pak DAI juga melakukan diskusi dengan kami senagai mahasiswa dengan membuat kami berbicara dan lebih kritis dalam berpikir untuk memahami arti kata consious tersebut. Bahkan relebansinya pun akan pergi ke agama karena adanya hubungan antara ilmu pengetahuan dan agama karena semuanya kembali kepada tuhan YME.

hydrogen storage Optimization project

Designing Hydrogen Storage cost less than Rp.500.000. I use the help from chat GPT to find the answer I use compressed gas hydrogen because it is the most cheapest kind of hydrogen tank than the other two. The pressure is 8 bar or 116 psi which result to it vaporization. The capacity is 1 liter. explanation for material and capacity also pressure are explained below.

A. Step of designing Hydrogen Storage

Define the requirements: Determine the specific requirements for the hydrogen storage system, such as the desired storage capacity, pressure, and temperature range. Consider the application and constraints, such as space limitations or weight restrictions.

Evaluate storage methods: Explore different hydrogen storage methods, such as compressed gas storage, cryogenic storage, metal hydride storage, or chemical storage.

Analyze system efficiency: energy losses during storage and retrieval, the energy required for compression or cooling, and any potential degradation over time.

Perform modeling and simulation: Use computer-aided modeling and simulation tools to simulate the behavior of the hydrogen storage system.

Material selection: If you choose a specific storage method like metal hydride storage, you need to select suitable materials that can absorb and release hydrogen efficiently.

Safety considerations: Ensure that safety measures are incorporated into the storage system design. Hydrogen is highly flammable.

Cost analysis: Perform a cost analysis to determine the economic feasibility of the optimized storage system.

Optimization iterations: Iterate the design and optimization process based on the results of testing and cost analysis.

B. Material for Hydrogen Storage

There are several materials commonly used for hydrogen storage, each with its advantages and limitations. The choice of material depends on factors such as storage capacity, operating conditions, safety considerations, and cost. Here are some of the materials used for hydrogen storage:

Compressed Gas Storage: Hydrogen can be stored in high-pressure tanks made of materials like carbon fiber reinforced composites (CFRP) or high-strength steel such as alumunium-magnesiun. These tanks can withstand the high pressure required for storage. CFRP tanks are lighter but more expensive, while steel tanks are heavier but more cost-effective.

Liquid Hydrogen Storage: Hydrogen can be liquefied at cryogenic temperatures (-253°C or -423.67°F) and stored in insulated tanks. These tanks are typically made of materials like stainless steel or aluminum alloy with high thermal conductivity and low reactivity with hydrogen.

Metal Hydride Storage: Certain metal alloys have the ability to absorb and release hydrogen gas. These materials, known as metal hydrides, can store hydrogen at moderate pressures and temperatures. Common metal hydrides include titanium-based alloys, magnesium-based alloys, and rare-earth metal alloys.

Carbon-based Materials: Carbon-based materials, such as activated carbon or carbon nanotubes, can store hydrogen through adsorption. Hydrogen molecules adhere to the surface of these materials through weak van der Waals forces. While adsorption can provide high storage capacity, it requires a large surface area and operates at low temperatures.

C. Hydrogen storage cost less than Rp.500.000

Compressed gas storage using high-pressure tanks made of carbon fiber reinforced composites (CFRP) or high-strength steel (alumunium - magnesium) is one of the most common methods. However, these tanks can be relatively expensive due to the materials and manufacturing processes involved.

Alternatively, solid-state hydrogen storage materials like metal hydrides or chemical hydrides may offer high storage densities, but they often come with higher costs due to the specialized materials and synthesis methods required.

Tank Shell: The tank shell is the main structure of the tank. Pressure Relief Device: protect the tank from over-pressurization. Valves Pressure Regulator Insulation: help reduce heat gain or loss, ensuring the stored hydrogen remains at the desired temperature. Leak Detection System Mounting and Support Components: These components include brackets, supports, and fasteners.

D. Safety Factor Hydrogen Storage

Leak Detection and Ventilation

Pressure Relief Mechanisms

Material Compatibility

Structural Integrity

Fire Suppression and Mitigation

Safety Training and Procedures

Regulatory Compliance

Risk Assessment

Final Report of Hydrogen Tank

Pada final report berikut, saya menggunakan bantuan dari chat GPT untuk mendapatkan coding program dalam merancang hydrogen compressed gas storage tank dengan kapasitas 1 liter dan tekanan 8 bar. Pada perhitungan berikut saya mendapatkan output berupa variabel - variabel yang dibutuhkan seperti luas surface area dan tebal dari material yang dibuthkan. Tank yang saya rancang menggunakan volume 1 liter dan menggunakan tekan 8 bar.

link video

Program Running

import numpy as np
from scipy.optimize import minimize

# Muhammad Jiyad Mahisa
# 2106707813
# Define the objective function
def objective(x):
   radius, height = x
   surface_area = 2 * np.pi * radius * (radius + height)
   return surface_area

# Define the volume from the function
def volume_constraint(x):
   radius, height = x
   volume = np.pi * radius**2 * height
   return volume - 1000

# Define the optimization problem
x0 = [1.0, 10.0]
bounds = [(0, None), (0, None)]
constraint = {'type': 'eq', 'fun': volume_constraint}
problem = minimize(objective, x0, bounds=bounds, constraints=constraint)

# Extract the optimized results
optimized_radius = problem.x[0]
optimized_height = problem.x[1]
minimum_surface_area = problem.fun

# Print the optimized results
print("Optimal Geometry:")
print("Optimal Radius: cm", optimized_radius)
print("Optimal Height: cm", optimized_height)
print("Minimum Surface Area: cm", minimum_surface_area)

Output Program Dari program diatas didapatkan output sebagai berikut

Ketebalan material dapat didapatkan akan berpengaruh pada kekuatan material, pemilihan material juga mempengaruhi yield strength dan strength dari tabung hydrogen tersebut.

Perhitungan biaya material

Untuk memperkirakan biaya tangki hidrogen berdasarkan program Python, Anda memerlukan data biaya terperinci untuk bahan, proses pembuatan, dan komponen tambahan apa pun. Sayangnya, saya tidak memiliki akses ke data biaya waktu nyata, dan estimasi biaya dapat sangat bervariasi berdasarkan berbagai faktor seperti pemilihan bahan, metode manufaktur, kondisi pasar, dan pertimbangan lainnya.

Material yang saya gunakan adalah alumunium AA5754 dengan properties sebagai berikut

Paduan aluminium-magnesium 5754 adalah paduan dalam keluarga aluminium-magnesium tempa (seri 5000 atau 5xxx). Ini terkait erat dengan paduan 5154 dan 5454 (Asosiasi Aluminium sebutan yang hanya berbeda pada digit kedua adalah variasi pada paduan yang sama). Dari tiga paduan 5x54, 5754 adalah paduan yang paling sedikit (% komposisi aluminium tertinggi), tetapi hanya dalam jumlah kecil. Ini digunakan dalam aplikasi serupa. Sebagai paduan tempa, dapat dibentuk dengan cara menggulung, ekstrusi, dan menempa, tetapi tidak dengan pengecoran. Ini bisa dikerjakan dengan dingin untuk menghasilkan temper dengan kekuatan yang lebih tinggi tetapi keuletan yang lebih rendah. Nama dan sebutan alternatif termasuk AlMg3, 3.3535, dan A95754. Paduan dan berbagai tempernya dicakup oleh standar berikut: Typical material properties for 5754 aluminium alloy include: Density: 2.67 g/cm3, or 167 lb/ft3. Young's modulus: 69 GPa, or 10 Msi. Ultimate tensile strength: 220 to 330 MPa, or 32 to 48 ksi. Thermal Conductivity: 130 W/m-K. Thermal Expansion: 23.7 μm/m-K.

Typical material properties for 5754 aluminium alloy include: Density: 2.67 g/cm3, or 167 lb/ft3. Young's modulus: 69 GPa, or 10 Msi. Ultimate tensile strength: 220 to 330 MPa, or 32 to 48 ksi.

Dalam memperhitungkan menggunakan program python saya menggunakan kodingan berikut untuk mendapatkan output cost dari material tersebut

class HydrogenTank:
   def __init__(self, volume):
       self.volume = volume

   def calculate_material_cost(self):
       # Cost assumptions (in arbitrary units)
       material_cost_per_liter = 60000

       # Calculate material cost
       material_cost = material_cost_per_liter * self.volume
       return material_cost

   def calculate_manufacturing_cost(self):
       # Cost assumptions (in arbitrary units)
       manufacturing_cost_per_volume = 70000

       # Calculate manufacturing cost
       manufacturing_cost = manufacturing_cost_per_volume * self.volume
       return manufacturing_cost

   def calculate_labor_cost(self):
       # Cost assumptions (in arbitrary units)
       labor_cost_per_hour = 15000
       manufacturing_hours = 8

       # Calculate labor cost
       labor_cost = labor_cost_per_hour * manufacturing_hours
       return labor_cost

   def calculate_total_cost(self):
       # Additional cost assumptions (in arbitrary units)
       additional_cost = 100

       # Calculate individual cost components
       material_cost = self.calculate_material_cost()
       manufacturing_cost = self.calculate_manufacturing_cost()
       labor_cost = self.calculate_labor_cost()

       # Calculate total cost
       total_cost = material_cost + manufacturing_cost + labor_cost + additional_cost
       return total_cost

def main():
   # Inputs
   volume = 1  # Volume of the tank in liters

   # Create HydrogenTank instance
   tank = HydrogenTank(volume)

   # Calculate total cost
   total_cost = tank.calculate_total_cost()

   # Output
   print(f"Estimated cost: Rp. {total_cost}")

if __name__ == '__main__':
   main()

Output dari program tersebut adalah sebagai berikut

Kesimpulan Dari output program tersebut saya menghitung biaya dari material dan proses produksi per - liter. saya juga menghitung biaya pekerja dan waktu bekerja yang dibutuhkan untuk menghasilkan tabung hydrogen yang diinginkan sehingga didapatkan besaran harga sebesar Rp.250.100. + additional and error cost Rp.200.000. Maka total biaya yang syaa butuhkan Rp.450.000