Pemurnian gas hidrogen melalui difusi melintasi lembaran paladium telah dibahas pada Bagian 5.3. Hitunglah jumlah hidrogen dalam satuan kilogram yang mengalir per jam melalui lembaran paladium setebal $6 \text{ mm}$ dengan luas permukaan $0,25 \text{ m}^2$ pada suhu $600^\circ \text{C}$. Asumsikan koefisien difusi sebesar $1,7 \times 10^{-8} \text{ m}^2/\text{s}$, konsentrasi pada sisi bertekanan tinggi dan rendah masing-masing adalah $2,0 \text{ kg/m}^3$ dan $0,4 \text{ kg/m}^3$ hidrogen per meter kubik paladium, serta kondisi tunak (steady-state) telah tercapai.
Kita identifikasi data yang diperlukan dahulu
- Koefisien Difusi ($D$): $1,7 \times 10^{-8} \text{ m}^2/\text{s}$
- Konsentrasi Sisi Tinggi ($C_1$): $2,0 \text{ kg/m}^3$
- Konsentrasi Sisi Rendah ($C_2$): $0,4 \text{ kg/m}^3$
- Ketebalan Lembaran ($x$): $0,006 \text{ m}$
Karena proses difusi ini terjadi dalam kondisi tunak (steady-state), kita menggunakan Hukum Fick I untuk mencari nilai fluks difusi ($J$)
$$J = -D\frac{\Delta C}{\Delta x} = D\frac{C_1 – C_2}{x}$$
Substitusikan nilai-nilainya
$$J = 1,7 \times 10^{-8} \cdot \frac{2,0 – 0,4}{0,006}$$
$$J = 1,7 \times 10^{-8} \cdot \frac{1,6}{0,006}$$
$$J = 1,7 \times 10^{-8} \cdot 266,666$$
$$J = 4,533 \times 10^{-6} \text{ kg/m}^2 \cdot \text{s}$$
Jumlah total massa hidrogen ($M$) yang mengalir per jam dihitung dengan mengalikan fluks dengan luas permukaan ($A$) dan durasi waktu ($t$):
$$M = J \cdot A \cdot t$$
Substitusikan nilai-nilainya
$$M = 4,533 \times 10^{-6} \cdot 0,25 \cdot 3600$$
$$\mathbf{M = 4,079 \times 10^{-3} \text{ kg}}$$
Jumlah hidrogen yang mengalir adalah sekitar $4,08 \text{ gram per jam}$.
