BAB III METODOLOGI
3.1 Metodologi Pengujian
Pengujian sel bahan bakar dilakukan di laboratorium Teknik Pendingin USU Fakultas Teknik Sumatera Utara. Metodologi yang digunakan dalam pengujian adalah metode analisis. Analisis yang
dilakukan adalah perhitungan manual dan simulasi dengan perangkat lunak CFD. Digunakan perangkat lunak CFD karena perangkat lebih mudah dalam pengoperasian dan lebih umum digunakan
untuk mensimulasikan aliran fluida. Selain itu perangkat lunak ini juga dapat membentuk objek, mesh, dan memunculkan gambar simulasi beserta parameternya.
3.2 Bahan Pengujian
Bahan yang digunakan saat pengujian adalah :
1. Air Murni
Digunakan sebagai bahan baku yang di hidrolisis menggunakan hydrofill untuk menghasilkan hidrogen murni yang pada akhirnya digunakan sebagai bahan bakar
untuk sel bahan bakar. Gambar 3.1 menunjukkan gambar air murni:
Gambar 3.1 Air Murni
2. Serbuk Asam
Serbuk Asam yang digunakan dalam penelitian ini adalah jenis serbuk asam apel. Serbuk asam digunakan agar performa dari hydrofill pada saat menghidrolisa air
murni menjadi hidrogen murni tetap terjaga. Gambar 3.2 menunjukkan gambar serbuk asam:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 3.2 Serbuk Asam
3. Ionizer
Digunakan untuk membantu proses hidrolisa air murni menjadi molekul oksigen O
2
dan hidrogen H
2
. Gambar 3.3 menunjukkan gambar ionizer:
Gambar 3.3 Ionizer
3.3 Peralatan Pengujian
Adapun beberapa peralatan pengujian yang digunakan adalah :
1. Tumpukan Sel Bahan Bakar
Sel bahan bakar ini merupakan peralatan yang digunakan untuk menghasilkan listrik setelah dialirkan hidrogen murni hasil elektrolisis. Berikut ini adalah spesifikasi sel
bahan bakar yang dikeluarkan oleh Horizon selaku perusahaan manufakturnya: Jenis sel bahan bakar
: PEM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Jumlah sel : 13
Tenaga rata-rata : 20W
Performa : 7,8V 2.6A
Tegangan katup pembersih : 6V
Tegangan kipas : 5V
Reaktan : hidrogen dan air
Temperatur eksternal : 5
C -30 Temperatur maksimum tumpukan
: 55 C
Tekanan hidrogen : 0.45 – 1.1 bar
C
Kemurnian hidrogen :
≥99.995 H Berat dengan kipas dan rangka
: 275gram ±30 gram
2
Pengendali : 90 gram ±10 gram
Laju Aliran : 0.23 lmin
Gambar tumpukan sel bahan bakar ditunjukkan pada gambar 3.4 yaitu:
Gambar 3.4 Tumpukan Sel Bahan Bakar
2. Hydrofill
Hydrofill berfungsi sebagai alat untuk menghidrolisis H
2
O dari air murni menjadi molekul H
2
hidrogen murni dan O
2
Air yang masuk : Hanya air destilasi
. Berikut ini adalah spesifikasi dari hydrofill yang dikeluarkan oleh Horizon selaku perusahaan manufakturnya:
Laju aliran hidrogen : 0 – 3 Lh
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Kemurnian : 99.99
Tegangan masuk : DC : 2.5 V – 3.3 V
Tenaga rata-rata :
≤ 23W Tekanan keluar hidrogen
: 0 – 3.3 Mpa Dimensi
: 145 x 208 x 153 mm Berat
: 1.8kg ± 5 Sumber tenaga
: 110 – 240 VAC 50 – 60 Hz
Gambar hydrofill ditunjukkan pada gambar 3.5 yaitu:
Gambar 3.5 Hydrofill 3.
Hydrostik Hydrostik merupakan salah satu tabung yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan
hidrogen murni hasil hidrolisis air murni yang dilakukan oleh hydrofiil. Hydrostick disambungkan ke dalam hydrofill dan saat hidrolisis air berlangsung, hidrogen akan
disimpan ke dalam hydrostick. Berikut ini adalah spesifikasi dari hydrostik yang dikeluarkan oleh Horizon selaku perusahaan manufakturnya:
Kapasitas : 10 L Hidrogen
Ukuran :
ɸ22 x 85mm Material Penyimpanan
: Metal hydride Tekanan Pengisian
: 2.8 MPa
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar hydrostick ditunjukkan pada gambar 3.6 yaitu:
Gambar 3.6 Hydrostick
4. Multitester
Multitester berfungsi sebagai alat untuk mengukur arus hambatan, tegangan, dan arus yang dihasilkan setelah sel bahan bakar beroperasi. Spesifikasi dari multitester yang
dikeluarkan oleh perusahaan manufakturnya adalah :
Tegangan DC
Jangkauan : 0.1 – 0.5 – 2.5 – 10 – 50 – 250 – 1000V
Akurasi : 5;1000V;5
Sensivitas : 20k ΩV
Tegangan AC
Jangkauan : 10 – 50 – 250 – 1000V
Akurasi : 5;1000V;5
Sensivitas : 9k ΩV
DIMENSI : 148mm X 100mm X 35mm
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BERAT :
280g
Gambar multitester ditunjukkan pada gambar 3.7 yaitu:
Gambar 3.7 Multitester 5.
Komputer Digunakan untuk menyimpan dan mengolah data yang telah didapatkan dari Agilient
34972a. Berikut spesifikasi dari perusahaan manufakturnya adalah: Processor
: Intel core 2 duo 2.0 GHz Daya Tampung
: 160 GB Memory
: 1 GB DDR2
Gambar komputer ditunjukkan pada gambar 3.8 yaitu:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 3.8 Komputer
6. Agilient 34972a
Alat ini dihubungkan dengan termokopel yang dipasang pada titik-titik yang akan diukur temperaturnya,setelah itu data temperatur akan disimpan ke dalam flash disk
yang terhubung pada alat ini, setelah itu dipindahkan ke komputer untuk dapat di olah datanya. Gambar 3.9 menunjukkan gambar Agilent 34972a:
Gambar 3.9 Agilent
Dengan spesifikasi yang dikeluarkan oleh perusahaan manufakturnya:
a. Daya 35 Watt
b. Jumlah Saluran termokopel 20 buah
c. Tegangan 250 Volt
d. Mempunyai 3 saluran utama
e. Dapat memindai data hingga 250 saluran per detik
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
f. Mempunyai 8 tombol panel dan sistem control
g. Fungsional antara lain pembacaan suhu termokopel,RTD dan
Termistor,arus listrik AC
7. Cooling Pad
Digunakan sebagai alat ujicoba untuk mengetahui apakah tegangan yang dihasilkan dari sel bahan bakar dapat menggerakkan 2 kipas yang terdapat pada Cooling Pad
dengan tegangan yang dibutuhkan pada masing – masing kipas adalah 5V. Gambar 3.10 menunjukkan gambar cooling pad:
Gambar 3.10 Cooling Pad
8. Aplikasi CFD
CFD merupakan singkatan dari Computational Fluid Dynamic yaitu sebuah program yang memungkinkan penggunanya untuk menganalisa dinamika fluida. Alasan
penulis memilih perangkat lunak ini karena perangkat lunak ini lebih umum digunakan dalam melakukan analisa fluida, perangkat lunak ini juga telah lama
digunakan oleh NASA untuk menganalisa masalah fluida pada kapal ruang aliknya sejak tahun 1950an sehingga aplikasi ini telah dikembangkan sejak lama. Hasilnya
tingkat keakuratan daripada aplikasi ini dapat lebih dipercaya. Selain itu banyak perusahaan yang menggunakan perangkat lunak ini untuk menganalisa masalah fluida
seperti NASA, Boeing, McDonnell Aircraft.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Adapun kelebihan daripada perangkat lunak ini adalah lebih mudah dioperasikan, lebih mudah diperoleh aplikasinya karena telah umum digunakan, hasilnya juga lebih
akurat karena melalui pengembangan yang cukup lama. Adapun kekurangan daripada perangkat lunak ini adalah untuk hasil yang lebih akurat dibutuhkan komputer dengan
spesifikasi yang tinggi, untuk beberapa jenis simulasi dibutuhkan parameter dan kondisi batas tambahan agar simulasinya dapat berjalan dengan lancar.
Dan CFD ini sendiri terdiri dari Gambit dan Fluent. Program gambit ini bertujuan dalam pembentukan dan pemberian mesh pada objek sehingga objek siap untuk
dianalisa dengan menggunakan program selanjutnya yaitu fluent. Gambar 3.11 menunjukkan tampilan daripada program gambit yaitu:
Gambar 3.11 Tampilan Gambit
Program fluent ini sendiri merupakan aplikasi yang bertujuan untuk mensimulasikan aliran setelah objek dibentuk dan di mesh menggunakan program gambit. Dan dengan
menggunakan aplikasi fluent ini maka akan dimunculkan gambar mengenai laju aliran yang dialami objek. Gambar 3.12 menunjukkan tampilan daripada aplikasi fluent:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 3.12 Tampilan Fluent
3.4 Experimental Setup
Kategori