KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS...

7
1 KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS TERHADAP KANDUNGAN GAS YANG DIHASILKAN Oleh : Abdul Aziim Dosen Pembimbing : I Made Ariana, ST, MT, DR. MarSc. Abstrak Gas dan senyawa nitrogen oxides (NO x ) dan sulphur oxides (SO x ) dari emisi motor diesel memberikan dampak besar terhadap polusi udara yang mempengaruhi kesehatan ribuan mahkluk hidup, lingkungan dan pemanasan global. Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air laut (mengandung NaC), yang berupa HClO + HCl pada kutub positif dan NaOH pada kutub negatif, dapat mereduksi kadar SOx dan NOx dengan persentase yang sangat tinggi. Selain dipakai pada proses reduksi emisi, juga dipakai pada proses elektrolisis H 2 O untuk mendapatkan hydrogen sebagai bahan bakar alternative. Pada penelitian ini akan dilakukan studi eksperimen konfigurasi komponen elektrolisis untuk memaksimalkan kandungan gas hasil elektrolisis yang bisa digunakan sebagai bahan bakar alternatif dan sebagai pereduksi So-x dan No-x. Variasi konfigurasi sel elektrolisis meliputi variasi jenis elektrolit, jenis, elektroda serta pemakaian tegangan akan berpengaruh pada pelepasan ion sehingga mempengaruhi laju reaksi dimana hasil elektrolisis tergantung pada laju reaksi. Kata Kunci : sel elektrolisis, elektrolit, elektroda, kandungan hidrogen I. PENDAHULUAN Latar Belakang Gas dan senyawa nitrogen oxides (NO x ) dan sulphur oxides (SO x ) dari emisi motor diesel pasti memberikan andil besar terhadap polusi udara yang mempengaruhi kesehatan ribuan mahkluk hidup, lingkungan dan pemanasan global. Pada Marine Pollution (MARPOL) 73/78 Annex VI telah dijelaskan peraturan tentang emisi dan polusi yang sangat serius dari kapal-kapal yang berlayar sejauh 200 mill laut dari pantai dengan kelas diesel engine lebih dari 130 Kw Pada bidang marine, nitrogen oxides (NO x ) dan sulphur oxides (SO x ) dihasilkan oleh kapal-kapal bermotor diesel yang berbahan bakar high speed diesel oil (HSDO atau solar), medium diesel oil (MDO) dan heavy fuel oil (HFO). Nitrogen oxides (NO x ) dapat direduksi jika direaksikan dengan Cl 2 dan HClO (gas dan larutan asam) yang menghasilkan HNO 3 dan sulphur oxides (SO x ) dapat direduksi jika direaksikan dengan air laut dan NaOH (larutan basa) yang menghasilkan Na 2 SO 4 . Senyawa Cl 2 , HClO dan NaOH dihasilkan dari elektrolisis air laut (H 2 O dan NaCl) pada reaksi utama kutub positif dan negatif sel elektrolisis tersebut. [1] Selain dipakai pada proses reduksi emisi, elektrolisis juga dipakai pada proses mendapatkan hydrogen sebagai bahan bakar alternative dari hasil elektrolisis H 2 O. [2] Pada Pada proses elektrolisis, gas hasil elektrolisis ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Gas tersebut adalah gas brown (H-H-O). Hidrogen adalah suatu elemen yang paling sering dijumpai di alam semesta, dapat digunakan sebagai bahan bakar dari sebuah mesin pembakaran atau digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor, dan merupakan bentuk emisi yang sangat bersih dibanding bensin. Industri otomotif sepertinya telah menetapkan hidrogen sebagai solusi senjata ajaib terhadap kekhawatiran akan krisis energy 1. Menganalisa kandungan gas yang muncul hasil elektrolisis ] Pada penelitian ini akan dilakukan studi eksperimen konfigurasi komponen sel elektrolisis untuk mendapatkan kandungan gas hasil elektrolisis dalam rangka peningkatan performa dan reduksi SOx - NOx motor diesel. Variasi konfigurasi sel elektrolisis meliputi variasi jenis elektrolit, jenis, elektroda serta pemakaian tegangan akan berpengaruh pada pelepasan ion sehingga mempengaruhi laju reaksi dimana hasil elektrolisis tergantung pada laju reaksi. . Perumusan Masalah Perumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah 2. Meningkatkan kandungan gas yang bermanfaat (H 2 ) Tujuan Penulisan Dari latar belakang permasalahan yang telah dijelaskan di atas, maka dapat ditentukan bahwa tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah 1. Untuk mengetahui kandungan gas hasil elektrolisis. 2. Untuk mengetahui cara meningkatkan kandungan gas hasil elektrolisis . Manfaat Penulisan Dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi berbagai pihak yang membutuhkan. Adapun manfaat yang dapat diperoleh antara lain : 1. Mengetahui cara meningkatkan kandungan (H 2 )

Transcript of KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS...

Page 1: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

1

KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS TERHADAP KANDUNGAN GAS YANG DIHASILKAN

Oleh : Abdul Aziim

Dosen Pembimbing : I Made Ariana, ST, MT, DR. MarSc.

Abstrak Gas dan senyawa nitrogen oxides (NOx) dan sulphur oxides (SOx) dari emisi motor diesel memberikan dampak besar terhadap polusi udara yang mempengaruhi kesehatan ribuan mahkluk hidup, lingkungan dan pemanasan global. Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air laut (mengandung NaC), yang berupa HClO + HCl pada kutub positif dan NaOH pada kutub negatif, dapat mereduksi kadar SOx dan NOx dengan persentase yang sangat tinggi. Selain dipakai pada proses reduksi emisi, juga dipakai pada proses elektrolisis H2

O untuk mendapatkan hydrogen sebagai bahan bakar alternative. Pada penelitian ini akan dilakukan studi eksperimen konfigurasi komponen elektrolisis untuk memaksimalkan kandungan gas hasil elektrolisis yang bisa digunakan sebagai bahan bakar alternatif dan sebagai pereduksi So-x dan No-x. Variasi konfigurasi sel elektrolisis meliputi variasi jenis elektrolit, jenis, elektroda serta pemakaian tegangan akan berpengaruh pada pelepasan ion sehingga mempengaruhi laju reaksi dimana hasil elektrolisis tergantung pada laju reaksi.

Kata Kunci : sel elektrolisis, elektrolit, elektroda, kandungan hidrogen

I. PENDAHULUAN Latar Belakang Gas dan senyawa nitrogen oxides (NOx)

dan sulphur oxides (SOx) dari emisi motor diesel pasti memberikan andil besar terhadap polusi udara yang mempengaruhi kesehatan ribuan mahkluk hidup, lingkungan dan pemanasan global.

Pada Marine Pollution (MARPOL) 73/78 Annex VI telah dijelaskan peraturan tentang emisi dan polusi yang sangat serius dari kapal-kapal yang berlayar sejauh 200 mill laut dari pantai dengan kelas diesel engine lebih dari 130 Kw

Pada bidang marine, nitrogen oxides (NOx) dan sulphur oxides (SOx) dihasilkan oleh kapal-kapal bermotor diesel yang berbahan bakar high speed diesel oil (HSDO atau solar), medium diesel oil (MDO) dan heavy fuel oil (HFO). Nitrogen oxides (NOx) dapat direduksi jika direaksikan dengan Cl2 dan HClO (gas dan larutan asam) yang menghasilkan HNO3 dan sulphur oxides (SOx) dapat direduksi jika direaksikan dengan air laut dan NaOH (larutan basa) yang menghasilkan Na2SO4. Senyawa Cl2, HClO dan NaOH dihasilkan dari elektrolisis air laut (H2O dan NaCl) pada reaksi utama kutub positif dan negatif sel elektrolisis tersebut.[1]

Selain dipakai pada proses reduksi emisi, elektrolisis juga dipakai pada proses mendapatkan hydrogen sebagai bahan bakar alternative dari hasil elektrolisis H2O.[2]

Pada Pada proses elektrolisis, gas hasil elektrolisis ini bisa dimanfaatkan sebagai bahan bakar. Gas tersebut adalah gas brown (H-H-O). Hidrogen adalah suatu elemen yang paling sering dijumpai di alam semesta, dapat digunakan sebagai bahan bakar dari sebuah mesin pembakaran atau digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor, dan merupakan bentuk emisi yang sangat bersih dibanding bensin. Industri otomotif sepertinya telah menetapkan hidrogen sebagai solusi senjata ajaib terhadap kekhawatiran akan krisis energy

1. Menganalisa kandungan gas yang muncul hasil elektrolisis

]

Pada penelitian ini akan dilakukan studi eksperimen konfigurasi komponen sel elektrolisis untuk mendapatkan kandungan gas hasil elektrolisis dalam rangka peningkatan performa dan reduksi SOx - NOx motor diesel. Variasi konfigurasi sel elektrolisis meliputi variasi jenis elektrolit, jenis, elektroda serta pemakaian tegangan akan berpengaruh pada pelepasan ion sehingga mempengaruhi laju reaksi dimana hasil elektrolisis tergantung pada laju reaksi.

. Perumusan Masalah

Perumusan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah

2. Meningkatkan kandungan gas yang bermanfaat (H2

)

Tujuan Penulisan Dari latar belakang permasalahan yang telah

dijelaskan di atas, maka dapat ditentukan bahwa tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah

1. Untuk mengetahui kandungan gas hasil elektrolisis.

2. Untuk mengetahui cara meningkatkan kandungan gas hasil elektrolisis

. Manfaat Penulisan Dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat

bagi berbagai pihak yang membutuhkan. Adapun manfaat yang dapat diperoleh antara lain : 1. Mengetahui cara meningkatkan kandungan

(H2)

Page 2: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

2

2. Dapat mengurangi emisi SOx dan NOx dari motor diesel dengan metode elektrolisis

II. TINJAUAN PUSTAKA

Pada bidang marine, nitrogen oxides (NOx) dan sulphur oxides (SOx) dihasilkan oleh kapal-kapal bermotor diesel yang berbahan bakar high speed diesel oil (HSDO atau solar), medium diesel oil (MDO) dan heavy fuel oil (HFO). Nitrogen oxides (NOx) dapat direduksi jika direaksikan dengan Cl2 dan HClO (gas dan larutan asam) yang menghasilkan HNO3 dan sulphur oxides (SOx) dapat direduksi jika direaksikan dengan air laut dan NaOH (larutan basa) yang menghasilkan Na2SO4. Senyawa Cl2, HClO dan NaOH dihasilkan dari elektrolisis air laut (H2O dan NaCl) pada reaksi utama kutub positif dan negatif sel elektrolisis tersebut.[1]

Melihat perkembangan Bahan Bakar Air dari

hari ke hari makin mengasikkan walaupun masih sebagai suplement BBM. Banyak sekali artikel-artikel mengenai penghematan BBM ini, mulai dari menambahkan boster pada pengapian, sampai metoda elektrolisa ini.

Gambar 2.2 : Electrolizer

Gambar 2.2 adalah salah satu model Electrolizer yang dapat menghemat penggunaan BBM pada kendaraan bermotor hingga 50% lebih dan meningkatkan performa kendaraan hingga 20%. Alat yang disebut electrolizer ini menghasilkan HHO (2 part Hydrogen + 1 Oxygen) gas yang sangat mudah terbakar yang kemudian HHO ini dimasukan ke intake manifold pada kendaraan bermotor. Dengan adanya campuran BBM + HHO yang kaya ini memungkinkan pembakaran menjadi lebih sempurna sehingga BBM menjadi efisien.

Elektrolisis merupakan

[2] II.1 Elektrolisis

proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen yang terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektroda dan elektrolit. Peristiwa elektrolisis terjadi ketika arus listrik dialirkan melalui senyawa ionik dan senyawa tersebut mengalami reaksi kimia. Larutan elektrolit dapat menghantar listrik karena mengandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Ion-ion itulah yang menghantarkan arus listrik melalui larutan. Hantaran listrik melalui larutan elektrolit terjadi sebagai berikut, sumber arus searah memberi muatan yang berbeda pada kedua elektroda. Katoda (elektroda yang dihubungkan dengan kutub negativ) bermuatan negativ, sedangkan anoda (elektroda yang

dihubungkan dengan kutub positiv) bermuatan positiv. Spesi (ion, molekul atau atom) tertentu dalam larutan akan mengambil elektron dari katoda, sementara spesi lainnya melepas elektron ke anoda. Selanjutnya elektron akan dialirkan ke katoda melalui sumber arus searah. Elektrolit kuat mempunyai daya hantar yang relativ baik meskipun konsentrasinya relativ kecil, sedangkan elektrolit lemah mempunyai daya hantar yang relativ buruk meskipun konsentrasinya relativ besar. Pada proses elektolisis selain jenis larutan, jenis elektroda juga mempengaruhi hasil elektrolisis. Disini elektroda dipilih berdasarkan kemampuannya untuk menghantarkan listrik (bersifat konduktor). Maka elektroda yang dipilih adalah bersifat logam. Jenis elektroda kita pilih berdasarkan deret volta dan segi ekonomis.

Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus

II.2 Elektrolisis air

listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidrokida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan pada persamaan i sebagai berikut. Anoda : H2O → 2H+ + ½ O2 + 2e- Katoda : H2O → ½ H2 + OH-

2H2O(l) → 2H2(g) + O2

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada

(g) …………(i)

elektroda dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen.

II.3 Komponen Elektrolisis

Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO adalah tabung elektroliser, elektroda (katoda dan anoda), dan larutan elektrolit.

a. Tabung Elektroliser

Tabung elektroliser merupakan tempat penampungan larutan elektrolit, sekaligus tempat berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO. Di dalam tabung ini terdapat dudukan elektroda yang akan diberi arus listrik dari accu (baterai). Tabung elektroliser yang digunakan terbuat dari bahan kaca atau plastik tahan panas. Sebab, proses elektrolisis yang

Page 3: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

3

menghasilkan gas HHO akan memproduksi sejumlah panas. Adanya isapan yang cukup kuat dari mesin juga menyebabkan terjadinya perubahan bentuk, sehingga tabung elektrolisis haruslah kokoh dan tahan banting.

b. Elektroda

Gas HHO yang dihasilkan dalam proses elektrolisis terjadi akibat adanya arus listrik yang melewati elektroda dan akan menguraikan unsure-unsur air. Elektroda terdiri dari dua kutub, yaitu katoda (-) dan katoda (+) yang dimasukkan ke dalam larutan elektrolit. Jika elektroda tersebut diberi arus listrik, akan muncul gelembung-gelembung kecil berwarna putih (gas HHO). Elektroda yang digunakan pada proses elektrolisa terbuat dari kawat stainless steel yang tahan terhadap karat. Berdasarkan percobaan, kawat yang lebih cepat berkarat adalah katoda (-), sedangkan untuk kawat anoda (+) hanya berubah warna menjadi hitam. Selain berfungsi sebagai sebagai tempat katoda dan anoda, dudukan elektroda juga berfungsi sebagai isolator, sehingga kedua eletroda tersebut tdak saling singgung atau bersentuhan.

c. Elektrolit

Elektrolit digunakan untuk menghasilkan gas HHO pada proses elektrolisis. Elektrolit terdiri atas air murni atau air destilasi dan katalisator. Katalisator akan larut di dalam air murni dan menyatu membentuk larutan elektrolit. Katalis yang digunakan pada proses elektrolisis menggunakan sodium bikarbonat atau kalium hidroksida (KOH) atau soda kue.

II.4 Sifat Logam Unsur-unsur logam memperlihatkan sifat-sifat yang spesifik, yaitu mengkilap, menghantarkan listrik dan panas, dapat ditempa serta dapat direntang menjadi benang logam yang halus. Sifat-sifat diatas tidak dimiliki oleh unsur-unsur bukan logam. Ditinjau dari konfigurasi electron, unsur logam cenderung melepaskan electron (memiliki energy ionisasi yang kecil). Sedangkan unsur-unsur bukan logam cenderung menangkap electron (memiliki keelektronegatifan yang besar). Dalam system periodic terlihat bahwa sifat logam bertambah dari atas ke bawah, dan sifat logam berkurang dalam satu periode dari kiri ke kanan. Atom-atom logam mempunyai electron valensi yang kecil, sehingga electron valensi dapat bergerak bebas dan sangat mudah dilepaskan akibatnya elektron-

elektron valensi tersebut bukan hanya milik salah satu ion logam tetapi merupakan milik bersama ion-ion logam yang terjejal dalam kisi Kristal logam. Dapat dikatakan bahwa electron valensi dalam logam terdelokalisasi, membaur membentuk awan electron yang menyelimuti ion-ion positif logam yang telah melepaskan sebagian electron valensinya. Akibatnya terjadi interaksi antara kedua muatan (electron bermuatan negative dengan ion logam yang bermuatan positif) yang berlawanan dan membentuk ikatan logam. Gaya tarik menarik ini cukup kuat sehingga pada umumnya unsur logam mempunyai titik didih dan titik leleh yang tinggi. Kekuatan ikatan logam dipengaruhi oleh :

a. Jari-jari atom, makin besar jari-jari atom menyebabkan ikatan logam semakin lemah.

[3]

b. Jumlah elektron valensi, semakin banyak elektron valensinya ikatan logam semakin kuat.

c. Jenis unsur (golongan utama atau transisi) ikatan logam unsur transisi lebih kuat dari pada ikatan logam-logam golongan utama.

II.5 Deret Volta/Nerst Deret volta merupakan urutan logam-logam (ditambah hidrogen) berdasarkan kenaikan potensial elektroda standarnya.Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au . Semakin ke kiri letak suatu logam dalam deret volta, maka logam tersebut semakin mudah teroksidasi. sebaliknya, semakin ke kanan suatu logam dalam deret volta, maka logam tersebut semakin mudah tereduksi.

• Reduksi menjelaskan penambahan

[5]

II.6 Redoks Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Hal tersebut dapat dijelaskan sesuai pada persamaan ii & iii dengan mudah sebagai berikut:

elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion. Oxidant + e-

• Oksidasi menjelaskan pelepasan → Product ………..(ii)

elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion Reductant → Product + e- ………. (iii)

Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai

II.6 Oksidator dan reduktor

oksidator atau agen oksidasi. Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima elektron. Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi. Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi. Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma elektron.[6]

Page 4: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

4

III.METODOLOGI PENELITIAN Eksperimen Metode penelitian pada tugas

akhir ini diilustrasikan pada gambar 3.1 dan kemudian akan dijelaskan detail tiap poin kegiatan pada sub bab sebagai berikut.

III.1 Studi Literatur

Studi literatur dilakukan untuk mempelajari tentang teori-teori dasar permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini. Dengan tujuan untuk mendapatkan pengetahuan dasar dan data dari penelitian-penelitian sebelumnya yang dapat digunakan sebagai acuan penelitian selanjutnya. Pada tahap ini dilakukan study terhadap referensi-referensi yang terdapat pada jurnal tugas akhir, internet, dan buku-buku materi penunjang. Informasi yang dibutuhkan pada tahap ini adalah data base tentang prinsip dasar sel elektrolisis, fungsi elektrolisis, faktor-faktor yang mempengaruhi elektrolisis dan pengaruh dari komponen sel elektrolisis yang divariasikan terhadap hasil elektrolisis.

III.2 Perumusan Masalah Dalam perumusan masalah haruslah

menimbang dan memperkirakan masalah apa yang akan diangkat untuk dianalisa, dan bisa diselesaikan. Dalam tugas akhir ini yang diangkat adalah isu terkini yaitu untuk mengetahui kandungan gas hasil elektrolisis yang dipakai sebagai bahan bakar alternativ. Dimana permasalahan yang diangkat adalah bagaimana pengaruh jenis elektroda terhadap kandungan gas yang akan dihasilkan dan pengaruh larutan elektrolit dengan penambahan katalis terhadap laju pembentukan gas.

. III.3 Menentukan Variasi Komponen Sel

Elektrolisis dan Perhitungan Elektrolisis Setelah kita melakukan studi literatur dan

mengumpulkan bahan pustaka. Maka selanjutnya kita menentuan Variasi Komponen Sel Elektrolisis berdasarkan dasar teori yang ada dengan pertimbangan-pertimbangan tertentu. Komponen sel elektrolisis yang divariasikan meliputi jenis elektrolit, dimana semakin kuat elektrolit semakin cepat laju reaksi maka semakin banyak gas hasil elektrolisis yang terbentuk. Jenis elektrolit yang kita pilih berdasarkan sifatnya dan ditinjau juga dari segi ekonomis, maka dipilih NaCl, H2O, H2O + KOH. Selanjutnya adalah jenis, bentuk, dan konfigurasi elektroda. Jenis elektroda kita pilih berdasarkan deret volta dan segi ekonomis. Konfigurasi elektroda meliputi dimensi, dan jarak antar elektroda. Kemudian yang terakhir adalah variasi tegangan.

III.4 Pembuatan Kotak Elektrolisis dan Variasi

Komponen Sel Elektrolisis Pada tahap ini dilakukan pembuatan kotak

elektrolisis. Yaitu sebuah kotak dimana proses elektrolisis akan berlangsung. Pada kotak tersebut diberi sekat menggantung (terdapat celah pada bagian bawah) dibagian tengahnya dan terdapat lubang dibagian atas kotak yang nantinya dihubungkan pada suatu plastik penampung gas. Hal ini ditujukan untuk mengukur gas hasil elektrolisis yang terbentuk meliputi jenis-jenis dan laju aliran gas yang dihasilkan. Kemudian kita membuat beberapa variasi bentuk/geometri konfigurasi elektroda yang jenisnya telah kita tentukan sebelumnya.

Mulai

Identifikasi dan Perumusan Masalah

Studi Literatur

Pembuatan kotak elektrolisis

dan variasi komponen sel

elektrolisis

Pengambilan data elektrolisis meliputi ,volume gas hasil elektrolisis,

arus, voltase dan suhu.

Visualisasi Data

Analisa Data

Kesimpulan

Selesai

Menentukan variasi komponen sel elektrolisis yang meliputi:

-jenis elektrolit

Gambar 3.1: Flow Chart Metode Penelitian

Page 5: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

5

Gambar 3.2 : Rangkaian Percobaan Elektrolisis

III.5 Pengambilan Data Elektrolisis

Pada tahap ini, akan dicatat hasil eksperimen sesuai dengan kenyataan yang terjadi dan nantinya akan dibandingkan dengan teori pendukung yang ada. Pada tahap ini akan kita dapat data antara lain adalah gas hasil elektrolisis, suhu awal dan akhir elektrolit, serta arus (I). Adapun rangkaian peralatan percobaan elektrolisis sesuai dengan gambar 3.2. Dimana kutub (-) adaptor dihubungkan pada ampere meter yang selanjutnya dihubungkan pada elektroda (katoda), sedangkan kutub (+) adaptor dihubungkan dengan elektroda (anoda) pada kotak elektrolisis

III.6 Visualisasi Data yang Didapat Pada tahap ini, data yang diperoleh meliputi kandungan gas pada masing-masing variasi jenis larutan elektrolit, elektroda, dan tegangan yang nantinya akan diolah sedemikian hingga didapatkan visualisasi dalam bentuk tabel, grafik dan kurva.

III.7 Analisa Data dan Pembahasan Dari data yang telah didapat maka dilakukan analisa dengan membandingkan dengan perhitungan secara matematis dan berdasarkan teori yang ada dengan hasil penelitian. Faktor-faktor apa sajakah yang mempengaruhi kandungan gas hasil elektrolisis dan pengaruh apa sajakah yang terjadi pada variasi komponen sel elektrolisis terhadap kandungan gas hasil elektrolisis. Selain itu data yang didapatkan, nantinya bisa dibuat sebagai bahan pertimbangan untuk perencanaan konfigurasi komponen sel elektrolisis yang lebih efektif dan effisien untuk hasil elektrolisis yang optimal.

III.8 Kesimpulan Setelah semua tahap dilakukan, selanjutnya adalah menarik kesimpulan dari analisa data yang didapatkan setelah pengujian. Kesimpulan berdasarkan dari data yang

diperoleh meliputi, suhu, kandungan gas pada masing-masing variasi jenis larutan elektrolit, elektroda, dan tegangan. Dari kesimpulan ini maka akan didapat juga rekomendasi perbaikan sebagai bahan untuk penelitian selanjutnya.

IV. ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

IV.1 Data awal

no variasi hasil 1 jarak antar elektroda 1 cm 2 bentuk elektroda parut 3 luas dasar elektroda 4x8

4 jenis elektrolit air laut, H20 +

KOH 5 jenis elektroda stainlesstell 6 tegangan 24 v 7 penambahan KOH 20,8 gr/ltr

Jarak elektroda yang dipakai 1 cm karena semakin dekat jarak antar elektroda maka kuat arus akan semakin besar sehingga berpengaruh terhadap perubahan pH (katoda) yang lebih cepat dan menaikkan suhu elektrolit, serta terjadi penambahan volume gas hasil elektrolisis Bentuk elektroda yang dipilih adalah elektroda berbentuk parut karena elektroda bentuk parut menghasilkan gas yang lebih banyak dibandingkan dengan bentuk lempeng Elektroda dengan luasan 4x8 cm menghasilkan arus dan gas hasil elektrolisis yang lebih besar daripada elektroda dengan luasan 1x7 cm. Hal ini disebabkan karena salah satu yang mempengaruhi laju reaksi adalah luas permukaan sentuh. Dimana semakin luas permukaan sentuh elektroda dengan elektrolit maka laju reaksi semakin cepat. Penambahan katalisator (KOH) akan mempengaruhi besar konsentrasi larutan (elektrolit). imana semakin besar konsentrasi suatu larutan pereaksi, maka akan semakin besar pula laju reaksinya. IV.2 Kandungan Hidrogenmn

no variasi percobaan ke-

H2 yg terbentuk (%)

H2O+KOH Air Laut

1 Lempeng

1 17,9188 32,68737 A=Stenlisteel K=Stenlisteel

2 Lempeng

2 18,40987 36,03311 A=Stenlisteel K=Stenlisteel

3 Lempeng

3 20,98746 38,26965 A=Stenlisteel K=Stenlisteel

Page 6: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

6

Dari tabel diatas dapat dilihat bahwa kandungan gas H2 yang dihasilkan dari elektrolisis stainlessteel dengan larutan H2O dan KOH mencapai 19,10538%. Sedangkan untuk larutan Air laut menghasilkan 33,71494%. Kandungan H2 dari elektrolisis air laut lebih besar dikarenakan laju reaksinya yang lebih cepat dibandingkankan dengan larutan H2

Dalam 30 menit mampu menghasilkan 194,8

cc gas yang mana 35,66%nya adalah gas H

O+KOH 28,5gr/l.

IV.3 pengaruh penggunaan gas hasil elekrolisis terhadap unjuk kerja motor diesel

2

Tabel konsumsi bahan bakar menggunakan alat elektrolisis

atau sebesar 68,18 cc dalam 30 menit atau 0,038 cc/s. Dalam kata lain laju pembentukan hidrogen dari alat ini adalah 0,038cc/s.

Namun hasil kandungan gas ini bisa

ditingkatkan lagi seiiring dengan bertambahnya laju reaksi, yaitu dengan cara penambahan katalis ataupun menaikkan tegangan

Tabel konsumsi bahan bakar tanpa alat elektrolisis

Dari data pada tabel diatas terlihat jelas bahwa dengan menggunakan tabung elektrolisis maka 20 ml bahan bakar yang seharusnya habis dalam 122 detik jika tidak menggunakan tabung elektrolisis mampu bertahan sampai 132 detik. Demikian juga SFOC dari mesin itu sendiri dimana awalnya 853,128 g/Kwh menurun menjadi 826,045 g/Kwh. Dengan kata lain pemakaian tabung elektrolisis ini mampu menghemat pemakaian bahan bakar 3,57248 %

Hal ini jelas membuktikan bahwa konsumsi bahan bakar dapat lebih dihemat. Hal ini terjadi karena selain MDO yang berfungsi sebagai bahan bakar, juga terdapat gas hasil elektrolisis yang juga berperan sebagai bahan bakar motor diesel. Sehingga konsumsi bahan bakar dapat lebih hemat. V. KESIMPULAN DAN SARAN V.1. Kesimpulan Dari analisa data dan pembahasan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:

1. Kandungan hidrogen dari larutan air laut lebih banyak dari pada larutan H2O+KOH(20.8 gr/ltr) karena memiliki laju reaksi yang lebih cepat. Namun larutan air laut bersifat korosif dan penulis lebih menganjurakan pemakain H2

O+KOH yang lebih stabil dan tidak korosif.

2. Untuk meningkatkan kandungan hidrogen dari hasil elktrolisis adalah dengan mempercepat laju reaksi. Cara mempercepat laju reaksi adalah dengan penambahan katalis dan menaikkan tegangan

V.2. Saran Pada proses elektrolisis, tidak hanya terbentuk gas Hydrogen,namun ada gas-gas lain seperti gas brown (H-H-O), Flourade gas,cholrin dan lain lain yang bisa berpengaruh terhadap performa motor diesel. Sehingga perlu diadakan pengujian pada kandungan gas hasil elektrolisis yang lain.

No. Beban

(w) RPM

Daya (kw)

B.Bakar (ml)

B.Bakar (Detik)

SFOC (g/KWh)

% Hemat BB

1 500 2205 0,588 20 132 826,045 3,17455294 2 1000 2204 1,1986 20 110 477,182 1,86912236 3 1500 2203 1,803 20 95 376,992 4,44504713 4 2000 2201 2,332 20 82 340,716 3,89615518 5 2500 2200 2,822 20 73 323,654 4,47753265

3,57248205

variasi

waktu Arus gas yg pH larutan

(menit) (ampere) terbentuk (cc) anoda katoda

Parutan 30 2.8 194.8 9.5 9.7 A= stainlesstell 60 3.3 241 9.9 9.9

K= stainlesstell

90 3.5 224 10 10.1

No Beban (w) RPM B.Bakar

(ml)

B.Bakar (Detik)

SFOC (g/KWh)

daya

(kw)

1 500 2300 20 122 853,128 0,588 2 1000 2300 20 105 486,271 1,1986 3 1500 2300 20 86 394,529 1,803 4 2000 2300 20 74 354,529 2,332 5 2500 2300 20 64 338,825 2,822

Page 7: KAJIAN EKSPERIMEN PENGARUH KOMPONEN SEL ELEKTROLISIS ...digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-16096-4206100024-Paper.pdf · Pemanfaatkan kandungan gas hasil elektrolisis air

7

VI. DAFTAR PUSTAKA 1. Suyuty Achmad, Jurnal TA, Studi Eksperimen Konfigurasi Komponen Sel Elektrolisis untuk Memaksimalkan pH larutan dan Gas Hasil Elektrolisis Dalam Rangka Peningkatan Performa dan Reduksi Sox –NOx Motor Diesel, Surabaya, 2009 2. Putra Dhika Ramadhanny, Jurnal TA, Kajian Eksperimental Pengaruh Penggunaan Gas Hasil Elektrolisis Terhadap Unjuk Kerja Motor Diesel, Surabaya 2009 3. Gunawan, Hemat BBM dengan methode elektrolisis / Brown Energy (Electrolyzer), (http://wap.unisurf.co.il/lnk000/=my.opera.com/suryagunawan/) 4 Purba Michael, KIMIA untuk SMA KELAS XI, Penerbit Erlangga, Jakarta, 2001 5. _____,Sifat Kimia dan Fisika Air,http://id.wikipedia.org/wiki/Air 6. _____,DERET VOLTA, (http://id.wikipedia.org/wiki/Deret_volta) 7. _____,Reduksi dan Oksidasi, (http://id.wikipedia.org/wiki/Redoks)

8. Purba Michael, KIMIA u