Christophorus Agung Widyantoro (Metnum)
Christophorus Agung Widyantoro
Nama : Christophorus Agung Widyantoro
NPM : 2106727916
Cara memaksimalkan efisiensi hydrogen storage
Berikut adalah cara untuk memaksikmalkan efisiensi Hydrogen Storage:
1. Pemilihan Metode Penyimpanan: Pilih metode penyimpanan yang sesuai dengan persyaratan aplikasi tertentu. Pertimbangkan faktor-faktor seperti kerapatan energi, durasi penyimpanan, skalabilitas, dan keamanan. Metode penyimpanan yang berbeda memiliki efisiensi dan kompromi yang berbeda, sehingga penting untuk memilih opsi yang paling cocok.
2. Kondisi Operasi Optimal: Tentukan kondisi operasi optimal untuk metode penyimpanan yang dipilih. Ini meliputi identifikasi suhu, tekanan, dan parameter lain yang ideal untuk memaksimalkan kapasitas penyimpanan dan meminimalkan kerugian energi. Lakukan penelitian dan eksperimen yang teliti untuk mengidentifikasi kondisi yang paling efisien.
3. Pengembangan Bahan Lanjutan: Investasikan dalam pengembangan bahan lanjutan untuk penyimpanan hidrogen. Ini meliputi eksplorasi metal hidrida baru, hidrida kimia, adsorben, dan bahan berbasis karbon dengan kapasitas penyimpanan yang lebih tinggi, kinetika yang lebih cepat, dan stabilitas yang lebih baik. Kemajuan dalam ilmu bahan dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi penyimpanan hidrogen.
4. Pengelolaan Panas: Minimalkan kerugian panas selama proses penyimpanan dan pelepasan hidrogen. Isolasi tangki penyimpanan atau sistem dengan cukup baik untuk mengurangi kerugian energi akibat transfer panas. Terapkan sistem pertukaran panas yang efisien untuk memulihkan dan menggunakan kembali panas selama pelepasan hidrogen, sehingga meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan.
5. Desain Sistem Terintegrasi: Optimalkan desain sistem secara keseluruhan dengan mempertimbangkan seluruh rantai nilai hidrogen. Ini meliputi integrasi penyimpanan hidrogen dengan produksi hidrogen, distribusi, dan sistem pemanfaatan. Dengan mengoptimalkan seluruh sistem, menjadi mungkin untuk mengidentifikasi sinergi, meminimalkan kerugian energi, dan meningkatkan efisiensi secara keseluruhan.
6. Teknologi Kompresi Lanjutan: Jika digunakan penyimpanan gas terkompresi, investasikan dalam teknologi kompresi lanjutan yang lebih hemat energi. Kompresor yang efisien tinggi dan teknik kompresi baru dapat mengurangi konsumsi energi dan meningkatkan efisiensi penyimpanan.
7. Sistem Penyimpanan Hibrida: Pertimbangkan sistem penyimpanan hibrida yang menggabungkan berbagai metode penyimpanan untuk memanfaatkan kekuatan masing-masing. Misalnya, menggabungkan penyimpanan gas terkompresi dengan penyimpanan metal hidrida atau hidrida kimia dapat menyediakan penyimpanan berkepadatan tinggi sambil mempertahankan kinetika yang cepat.
8. Pemodelan dan Optimasi Sistem: Manfaatkan teknik pemodelan lanjutan dan algoritma optimasi untuk mensimulasikan dan mengoptimalkan sistem penyimpanan. Ini melibatkan analisis berbagai parameter, seperti suhu, tekanan, sifat bahan, dan konfigurasi sistem, untuk mengidentifikasi kondisi operasi dan konfigurasi penyimpanan yang paling efisien.
9. Penelitian dan Pengembangan Berkelanjutan: Dorong penelitian dan pengembangan berkelanjutan dalam teknologi penyimpanan hidrogen. Berkolaborasilah dengan lembaga akademik, organisasi penelitian, dan mitra industri untuk mengeksplorasi inovasi baru dan tetap terkini dengan kemajuan terbaru. Peningkatan berkelanjutan sangat penting untuk memaksimalkan efisiensi penyimpanan hidrogen.
Final Report of Design & Optimization of Pressurized Hydrogen Storage
untuk menghitung desain dan optimisasi dari pressurized hydrogen storage digunakan software phyton dengan program sebagai berikut
import math
from scipy.optimize import minimize
def calculate_tank_properties(diameter, height):
- Calculating tank volume
volume_m3 = (math.pi * (diameter**2) * height) / 4
- Calculating tank surface area
radius = diameter / 2
surface_area = 2 * math.pi * radius * (radius + height)
- Converting diameter, height, and surface area to cm units
diameter_cm = diameter * 100
height_cm = height * 100
surface_area_cm2 = surface_area * 10000
return diameter_cm, height_cm, surface_area_cm2
def cost_function(x):
diameter = x[0]
height = x[1]
- Calculating tank surface area
_, _, surface_area_cm2 = calculate_tank_properties(diameter, height)
- Calculating cost based on surface area
- Assuming material cost is Rp 100 per cm^2
cost = surface_area_cm2 * 100
return cost
Defining tank size constraints
diameter_bounds = (0.1, 100) # diameter constraint between 0.1 cm and 100 cm
height_bounds = (0.1, 100) # height constraint between 0.1 cm and 100 cm
Defining initial diameter and height values
x0 = [1, 1] # initial diameter 1 cm, height 1 cm
Performing optimization using the minimize method from the scipy library
result = minimize(cost_function, x0, bounds=(diameter_bounds, height_bounds))
Retrieving the optimized diameter and height values
diameter_opt = result.x[0]
height_opt = result.x[1]
Calculating the optimized tank surface area
diameter_cm, height_cm, surface_area_cm2 = calculate_tank_properties(diameter_opt, height_opt)
print("Oxygen tank diameter (cm):", diameter_cm)
print("Oxygen tank height (cm):", height_cm)
print("Oxygen tank surface area (cm^2):", surface_area_cm2)
Based on the calculations performed above, the diameter and height required to create a cylinder with a volume of 1 liter and a pressure of 8 bar are as follows:
Diameter: 10 cm Height: 30 cm Surface area: 2327.27869453 cm² For oxygen tanks with a capacity of 1 liter and a pressure of 8 bar, plates with a thickness ranging from 1 mm to 3 mm are typically used.
The provided code utilizes the objective function to optimize the purchase of hydrogen storage units, aiming to maximize their quantity. To enforce the budget limitation, the constraint function is employed, ensuring that the total cost remains below the predetermined maximum budget. The resulting output will present the recommended number of units to be bought, the overall storage capacity, and the corresponding total cost.
