SKRIPSI PERANCANGAN DAN PENGUJIAN BEJANA SAMPEL SIEVERT-TYPE APPARATUS DENGAN SISTEM PENDINGIN NITROGEN CAIR

TITO ARON PALTI SIDABALOK, Robertus Dhimas Dhewangga Putra, S.T, M.Eng, Ph.D

2025 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Pemanasan global yang terjadi saat ini membutuhkan adanya transisi energi pada sektor transportasi dari berbasis fosil menjadi hidrogen. Salah satu kendala dalam penerapan bahan bakar hidrogen pada sektor transportasi adalah rendahnya densitas energi secara volumetrik. Usaha untuk meningkatkan nilai densitas energi secara volumetrik untuk penyimpanan hidrogen adalah pengembangan Solid-state Hydrogen Storage. Diperlukan alat ukur dengan akurasi tinggi serta mampu beroperasi pada rentang tekanan dan suhu tertentu untuk mendapatkan material SSHS terbaik. Salah satu komponen yang terdapat pada alat ukur SSHS berjenis volumetrik (Sievert-Type Apparatus) adalah bejana sampel. Metode Perancangan serta pengujian yang baik untuk bejana sampel dibutuhkan untuk memastikan komponen tersebut mampu mendukung operasional Sievert-Type Apparatus (STA).

Oleh karena beroperasi pada tekanan yang cukup tinggi, bejana sampel pada alat STA termasuk ke dalam kategori bejana tekan. Oleh karena itu, basis perancangan serta pengujian banyak menggunakan aturan yang sudah ditetapkan pada ASME Boiler and Pressure Vessel Code (ASME BPVC). Adapun beberapa referensi lain seperti peraturan lokal (Keputusan Direktur Jenderal Minyak dan Gas Bumi No. 84.K/38/DJM/1998), spesifikasi internasional (IOGP S-619), rekomendasi yang berasal dari laporan teknikal serta jurnal digunakan untuk memastikan beroperasi dengan aman. Berdasarkan dari sumber-sumber tersebut, pengujian yang dilakukan pada tulisan ini meliputi uji hidrostatik, tes kebocoran menggunakan helium, serta uji performa pendinginan.

Bejana sampel berhasil dirancang dengan menggunakan rumusan yang terdapat pada ASME BPVC dan beberapa sumber lainnya. Dihasilkan bejana yang memiliki sebesar 157 x 165,5 mm (panjang x tinggi). Selanjutnya, pengujian kebocoran menggunakan gas helium pada tekanan sekitar 100 bar menunjukkan tidak adanya kebocoran yang signifikan. Akan tetapi, hasil tes hidrostatik menunjukkan adanya evaluasi pada perancangan seal. Berikutnya, pendinginan hingga mencapai -100 ? dapat dilakukan dalam 840 detik dan mampu lebih cepat 600 persen dalam mengatasi kenaikan temperatur akibat charging gas hidrogen.

The transition in the transportation sector from fossil-based fuels to hydrogen-based alternatives is urgently needed to mitigate the escalating impacts of global warming. A significant challenge in the development of hydrogen-based transportation lies in hydrogen’s inherently low volumetric energy density as compared to other fuel types. Therefore, many efforts have been put to fix this problem, particularly the development of solid-state hydrogen storage (SSHS). High Accuracy with wide ranges of pressure and temperature measurement systems are crucial for identifying materials that can economically store hydrogen. One of the main components in the volumetric-based hydrogen storage measurement devices (sievert-type apparatus) is the sample chamber. Design and testing of the Sievert-type apparatus requires methodologies that ensure safe and reliable operation  

Due to the high operating pressure, the sample chamber is classified as a pressure vessel and must be designed and tested according to the ASME Boiler and Pressure Vessel Codes. Other references such as local regulations (Director of Oil and Gas Decree Number 84.K/38/DJM/1998), international specifications (IOGP S-619), recommendations from technical reports, and scientific journals to make sure the sample chamber can operate safely. Works that have been done in this work to test the chamber include hydrostatic test, leak test using helium gas, and cooling test.

The design process has been done mainly using ASME formulation and other sources. As a result of the calculation, the vessel produced in this work has a dimension of 157 x 165,5 mm (length x height).  A leak test using helium gas shows that the sample chamber has no leaks when operating at 100 bar pressure. The hydrostatic test result indicates that the PTFE sea needed to be evaluated. Other than that, the liquid nitrogen cooling system test showed that it can cool the hydrogen gas to -100 ? in 840 seconds and 600 percent better in the mitigation of temperature spikes due to hydrogen gas charging. 

Kata Kunci : Kata Kunci: ASME BPVC, Bejana Tekan, Solid-State Hydrogen Storage, Sievert-Type Apparatus