Pengaruh Penambahan Plat Netral Jenis Stainless Steel En Series 58A (AISI 302 B) Pada Dry Cell Pada Pemisahan H2(g) DAN O2(g) Dari H2O(l)

(1)

PENGARUH PENAMBAHAN JUMLAH PLAT NETRAL JENIS

STAINLESS STEEL AISI 302 B PADA

DRY CELL

UNTUK

PEMISAHAN H

2

(g) DAN O

2

(g) DARI H

2

O(l)

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

WAHID HABIB NIM : 090401017

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN


(2)

ABSTRAK

Selama bertahun-tahun ketergantungan masyarakat terhadap bahan bakar minyak sangat tinggi. Bahkan untuk menghasilkan energi listrik,bahan bakar minyak tetap dipakai juga. Teknologi fuel cell (sel bahan bakar) merupakan hal yang tepat untuk menghemat penggunaan minyak dengan menggunakan hidrogen untuk menghasilkan energi listrik dan oksigen sebagai pengikat gas buang agar tidak berbahaya bagi lingkungan.Untuk mendapatkan hidrogen dan oksigen, penulis menggunakan dry cell dengan memvariasikan jumlah plat netral. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan jumlah plat netral terhadap suhu dan produksi gas yang dihasilkan. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh KOH dan kuat arus pada dry cell. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan thermocouple agilent sebagai pencatat suhu yang dilahsilkan. Dalam setiap 90 detik, volume gas yang dihasilkan diukur pada setiap variabel uji yang telah dilakukan. Dari hasil penelitian diperoleh, nilai produksi tertinggi dihasilkan pada pengujian 10 plat netral dengan KOH 4,66% . Sedangan suhu tertinggi terjadi pada pengujian 4 plat netral dengan KOH 4,66%. Sehingga dapat diperoleh kesimpulan yaitu, semakin banyak plat netral semakin tinggi pula gas yang dihasilkan, sedangkan suhu yang dihasilkan semakin rendah dan semakin sedikit plat netral semakin tinggi panas yang dihasilkan sedangkan volume gas yang dihasilkan semakin rendah.

Kata kunci : Fuel Cell, Dry Cell, Hidrogen dan Oksigen, Penambahan Plat Netral dan Konsentrasi KOH


(3)

ABSTRACT

Over the years people's dependence on fossil fuels is very high. Even for generating electrical energy, fuel continues to be used as well. Fuel cell technology (fuel cell) is the right thing to save the use of oil by using hydrogen to generate electricity and oxygen as a binder so harmless exhaust gas .To obtain hydrogen and oxygen, the authors use a dry cell by varying the number of neutral plates. The purpose of this study was to determine the effect of the number neutral plate with respect to temperature and the resulting gas production. This study also aimed to determine the effect of KOH and strong currents in the dry cell. The study was done using a thermocouple temperature recorder agilent as produced. In every 90 seconds, the volume of gas produced was measured at each test variable that has been done. From the results obtained, the highest production values generated at 10 plates neutral testing with 4.66% KOH. Whereas, the highest temperature occurs in the test 4 neutral plates with 4.66% KOH. So it can be concluded that, the more the higher the plate neutral gases produced, while the lower temperatures generated and the less the higher the neutral plate heat generated while the volume of gas produced lower.

Key words: Dry Cell, Fuel Cell, hydrogen and oxygen, the addition of the neutral Plate and concentration of KOH


(4)

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu PENGARUH PENAMBAHAN PLAT NETRAL JENIS STAINLESS STEEL EN SERIES 58A (AISI 302 B) PADA DRY CELL PADA PEMISAHAN H2(g) DAN O2(g) DARI H2O(l). Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen pembimbing Bapak Ir.Abdul Halim Nasution M.Sc, yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran bagi penulisan skripsi ini.

Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

1. Ibu Saya, Erni Hasibuan yang mendo’akan dan mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini.

2. Bapak Bapak Dr.Ir.Mulfi Hazwi,MSc dan Bapak Dr.eng.Ir.Indra,MT selaku dosen pembanding I dan II.

3. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.

5. Saudaraku yang tercinta, Abang saya Dian Prima Senja Sihaloho dan Istri, Irvan Aspidar dan Istri, Zulfitri Sipahutar dan Istri untuk do’a, dana, dan dukungan dalam menyelesaikan skripsi ini.

6. Seluruh teman-teman penulis, Umri Nahdi Siregar dan adinda Imam Syaifullah, adinda Rizki Agustama, dan teman satu angkatan 2009 juga adik-adik yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis

7. Teman-teman Tim Horas USU sebagai inspirasi bagi penulis untuk mendapatkan ide dalam pengerjaan skripsi ini.

8. Ibu Salmiah Hasibuan dan adinda Fatimah Hanum Lubis yang mendorong, memotivasi dan mendoakan penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.


(5)

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan dimasa mendatang.

Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

Medan, Januari 2014 Penulis


(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... viiii

DAFTAR NOTASI ... xiii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Tujuan Pengujian ... 3

1.2.1 Batasan Masalah ... 4

1.3 Metedologi Penulisan ... 4

1.4 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Fuel Cell ... 6

2.2 Jenis-Jenis Sel Bahan Bakar ... 6

2.3 Polymer Exchanger Membrane Fuel Cell ... 9

2.4 Dry Cell ... 10


(7)

2.5 Metode Pemisahan Hidrogen dan Oksigen pada Dry Cell ... 12

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu ... 13

3.1.1 Tempat ... 13

3.1.2 Waktu ... 13

3.2 Alat dan Bahan ... 15

3.2.1 Alat ... 15

3.2.2 Bahan.... ... 16

3.2.3 Alat Pendukung Proses Pengujian ... 18

3.2.4 Alat Pendukung Pada Proses Pembuatan H2 dan O2 ... 20

3.3 Prosedur Pengujian ... 21

3.4 Instalasi Pengujian ... 24

BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Hasil Pengujian ... 25

4.1.1 Besarnya Daya Yang Digunakan Pada Pengujian ... 25

4.2 Besarnya Konsentrasi Larutan KOH ... 26

4.3 Menghitung Besar Volume Hidrogen dan Oksigen ... 26

4.4 Menghitung Laju Produksi Gas H2 dan O2 ... 36

4.5 Besar Energi Yang Digunakan ... 41


(8)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ... 47

5.2 Saran ... 48

DAFTAR PUSTAKA ... xvii


(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Rangkaian Dry cell ... 3

Gambar 1.2 Diagram Alir Penelitian ... -- Gambar 2.1 Aliran Hidrogen dan Oksigen Didalam Sel Bahan Bakar PEM ... 7

Gambar 2.2 Reaksi Elektrolisis Pada PEM ... 10

Gambar 2.3 Dry Cell ... 11

Gambar 2.4 Proses Elektrolisis Air ... 11

Gambar 2.5 Bentuk Gasket Yang Dipakai ... 12

Gambar 2.6 Contoh Membran ... 12

Gambar 2.7 Aliran Oksigen dan Hidrogen ... 13

Gambar 3.1 Plat Stainless Steel ... 17

Gambar 3.2 Plat Akrilik ... 17

Gambar 3.3 Susunan Plat Dengan Baut ... 18

Gambar 3.4 Gasket ... 18

Gambar 3.5 Screen Nylon Monofilamen ... 19

Gambar 3.6 Mesin Las ... 19

Gambar 3.7 Termocouple Agilent ... 20

Gambar 3.8 Multimeter ... 20

Gambar 3.9 Stopwatch ... 20


(10)

Gambar 3.11 Katup Udara... 21 Gambar 3.12 Regulator ... 22 Gambar 3.13 Instalasi Pengujian ... 25 Gambar 4.1 Grafik Hasil Percobaan Suhu Vs Kuat Arus

dengan KOH 4% ... 33 Gambar 4.2 Grafik Hasil Percobaan Suhu Vs Kuat Arus

dengan KOH 4,33% ... 33 Gambar 4.3 Grafik Hasil Percobaan Suhu Vs Kuat Arus

dengan KOH 4,66% ... 34 Gambar 4.4 Grafik Hasil Percobaan Volume Gas Vs Kuat Arus

Pada KOH 4% ... 35 Gambar 4.5 Grafik Hasil Percobaan Volume Gas Vs Kuat Arus

Pada KOH 4,33% ... 35 Gambar 4.6 Grafik Hasil Percobaan Volume Gas Vs Kuat Arus

Pada KOH 4,66% ... 36 Gambar 4.7 Grafik Hasil Percobaan Volume Hidrogen Vs Kuat Arus

Pada KOH 4% ... 37 Gambar 4.8 Grafik Hasil Percobaan Volume Hidrogen Vs Kuat Arus

Pada KOH 4,33% ... 37 Gambar 4.9 Grafik Hasil Percobaan Volume Hidrogen Vs Kuat Arus


(11)

Gambar 4.10 Grafik Hasil Percobaan Volume Oksigen Vs Kuat Arus

Pada KOH 4% ... 38

Gambar 4.11 Grafik Hasil Percobaan Volume Oksigen Vs Kuat Arus Pada KOH 4,33% ... 39

Gambar 4.12 Grafik Hasil Percobaan Volume Oksigen Vs Kuat Arus Pada KOH 4,66% ... 39

Gambar 4.13 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral Pada Arus 20 Amper ... 45

Gambar 4.14 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral Pada Arus 20 Amper ... 45

Gambar 4.15 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral Pada Arus 20 Amper ... 46


(12)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Lokasi dan Aktivitas Penelitian ... 115 Tabel 4.1 Data Pengujian Voltase 50 V, 4 Plat Netral,

dengan Tebal Gasket 1,5 mm ... 31 Tabel 4.2 Data Pengujian Voltase 50 V, 6 Plat Netral,

dengan Tebal Gasket 1,5 mm ... 31 Tabel 4.3 Data Pengujian Voltase 50 V, 8 Plat Netral,

dengan Tebal Gasket 1,5 mm ... 32 Tabel 4.4 Data Pengujian Voltase 50 V, 10 Plat Netral,

dengan Tebal Gasket 1,5 mm ... 32 Tabel 4.5 Data Pengujian Debit Hidrogen Q H2 (m3/s) dan Laju Produksi

Hidrogen ṁ (kg/s) pada 4 Plat Netral ... 40 Tabel 4.6 Data Pengujian Debit Hidrogen Q H2 (m3/s) dan Laju Produksi

Hidrogen ṁ (kg/s) pada 6 Plat Netral ... 41 Tabel 4.7 Data Pengujian Debit Hidrogen Q H2 (m3/s) dan Laju Produksi

Hidrogen ṁ (kg/s) pada 8 Plat Netral ... 41 Tabel 4.8 Data Pengujian Debit Hidrogen Q H2 (m3/s) dan Laju Produksi

Hidrogen ṁ (kg/s) pada 10 Plat Netral ... 42 Tabel 4.9 Data Pengujian Debit Oksigen Q O2 (m3/s) dan Laju Produksi

Oksigen ṁ (kg/s) pada 4 Plat Netral ... 42 Tabel 4.10 Data Pengujian Debit Oksigen Q O2 (m3/s) dan Laju Produksi

Oksigen ṁ (kg/s) pada 6 Plat Netral ... 43 Tabel 4.11 Data Pengujian Debit Oksigen Q O2 (m3/s) dan Laju Produksi

Oksigen ṁ (kg/s) pada 8 Plat Netral ... 43 Tabel 4.12 Data Pengujian Debit Oksigen Q O2 (m3/s) dan Laju Produksi

Oksigen ṁ (kg/s) pada 10 Plat Netral ... 44 Tabel 4.13 Data Pengujian Energi Terbuang Hlost (kalori) dan % Lost

Persentase Energi Terbuang Pada 4 Plat Netral ... 46 Tabel 4.14 Data Pengujian Energi Terbuang Hlost (kalori) dan % Lost


(13)

Tabel 4.15 Data Pengujian Energi Terbuang Hlost (kalori) dan % Lost Persentase Energi Terbuang Pada 8 Plat Netral ... 47 Tabel 4.16 Data Pengujian Energi Terbuang Hlost (kalori) dan % Lost


(14)

DAFTAR NOTASI

Lambang Keterangan Satuan

E Energi Yang Digunakan Watt-hours

V Voltase Volt

I Kuat Arus Ampere

ρ Massa Jenis Gas H2 Kg/m3

Laju Produksi Gas H2 Kg/s

Q Debit Volume Gas m3/s

Vf Volume Air cm3

H lost Energi Yang Terbuang Kalori

t Waktu Sekon

Tf Temperatur Akhir oC


(15)

ABSTRAK

Selama bertahun-tahun ketergantungan masyarakat terhadap bahan bakar minyak sangat tinggi. Bahkan untuk menghasilkan energi listrik,bahan bakar minyak tetap dipakai juga. Teknologi fuel cell (sel bahan bakar) merupakan hal yang tepat untuk menghemat penggunaan minyak dengan menggunakan hidrogen untuk menghasilkan energi listrik dan oksigen sebagai pengikat gas buang agar tidak berbahaya bagi lingkungan.Untuk mendapatkan hidrogen dan oksigen, penulis menggunakan dry cell dengan memvariasikan jumlah plat netral. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penambahan jumlah plat netral terhadap suhu dan produksi gas yang dihasilkan. Penelitian ini juga bertujuan untuk mengetahui pengaruh KOH dan kuat arus pada dry cell. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan thermocouple agilent sebagai pencatat suhu yang dilahsilkan. Dalam setiap 90 detik, volume gas yang dihasilkan diukur pada setiap variabel uji yang telah dilakukan. Dari hasil penelitian diperoleh, nilai produksi tertinggi dihasilkan pada pengujian 10 plat netral dengan KOH 4,66% . Sedangan suhu tertinggi terjadi pada pengujian 4 plat netral dengan KOH 4,66%. Sehingga dapat diperoleh kesimpulan yaitu, semakin banyak plat netral semakin tinggi pula gas yang dihasilkan, sedangkan suhu yang dihasilkan semakin rendah dan semakin sedikit plat netral semakin tinggi panas yang dihasilkan sedangkan volume gas yang dihasilkan semakin rendah.

Kata kunci : Fuel Cell, Dry Cell, Hidrogen dan Oksigen, Penambahan Plat Netral dan Konsentrasi KOH


(16)

ABSTRACT

Over the years people's dependence on fossil fuels is very high. Even for generating electrical energy, fuel continues to be used as well. Fuel cell technology (fuel cell) is the right thing to save the use of oil by using hydrogen to generate electricity and oxygen as a binder so harmless exhaust gas .To obtain hydrogen and oxygen, the authors use a dry cell by varying the number of neutral plates. The purpose of this study was to determine the effect of the number neutral plate with respect to temperature and the resulting gas production. This study also aimed to determine the effect of KOH and strong currents in the dry cell. The study was done using a thermocouple temperature recorder agilent as produced. In every 90 seconds, the volume of gas produced was measured at each test variable that has been done. From the results obtained, the highest production values generated at 10 plates neutral testing with 4.66% KOH. Whereas, the highest temperature occurs in the test 4 neutral plates with 4.66% KOH. So it can be concluded that, the more the higher the plate neutral gases produced, while the lower temperatures generated and the less the higher the neutral plate heat generated while the volume of gas produced lower.

Key words: Dry Cell, Fuel Cell, hydrogen and oxygen, the addition of the neutral Plate and concentration of KOH


(17)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Selama bertahun-tahun belakangan ini, bahan bakar fosil nyaris menjadi satu-satunya sumber energi di planet ini. Sehingga tidak heran kalau tahun-tahun belakangan ini pula kita pun menyaksikan bagaimana wajah dunia babak belur akibat perebutan kuasa atas sumber utama penghasil energi ini. Belakangan setelah penggunaan energi fosil dengan skala besar, kita pun dihadapkan dengan berbagai masalah. Ketika pembakaran berlangsung untuk menghasilkan energi, bahan bakar fosil ini melepaskan karbon ke udara. Pelepasan karbon ini menyebabkan polusi dan merusak ozon[5].

Masalah dengan bahan bakar fosil ini tidak hanya sampai di situ. Besarnya konsumsi bahan bakar ini dalam seabad terakhir, membuat fakta menipisnya cadangan bahan bakar ini tidak bisa kita hindari. Sementara itu, ketika cadangan bahan bakar fosil semakin menipis, kebutuhan atas energi bukannya turun malah semakin hari semakin tinggi. Karena alasan itulah, belakangan kita lihat mulai banyak usaha umat manusia untuk mulai memanfaatkan sumber energi terbarukan dengan lebih maksimal. Sumber energi terbarukan itu bisa berupa tenaga matahari, angin, air, panas bumi, bio massa bahkan gelombang laut. Sebenarnya selain berbagai sumber energi terbarukan seperti yang disebut di atas, masih ada satu sumber energi lain yang sangat potensial menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama. Sumber energi alternatif pengganti bahan bakar fosil ini bernama hidrogen. Dibandingkan semua energi terbarukan seperti yang saya sebut di atas hidrogen memiliki beberapa keunggulan antara lain, bahan bakar hidrogen bersifat mobil seperti bahan bakar fosil yang kita kenal selama ini. Bedanya, tidak seperti bahan bakar fosil, pembakaran hidrogen tidak menyebabkan polusi karbon[3].

Hidrogen adalah unsur yang paling sederhana dari semua unsur yang ada di alam ini . Tiga perempat dari massa jagat raya ini adalah hidrogen. Di bumi


(18)

sendiri bentuk hidrogen yang paling umum kita kenal adalah air (H2O). Kebanyakan dari hidrogen yang diproduksi sampai hari ini adalah hidrogen yang didapat dari gas alam (CH4) melalui proses yang disebut steam reforming. Tapi yang lebih potensial untuk dilakukan di masa depan adalah memproduksi hidrogen dari air melalui proses elektrolisis atau langsung menggunakan reaksi fotokimia.

Sel bahan bakar (fuel cell) adalah sebuah alat dengan reaktannya yang terkonsumsi, yaitu dia memproduksi listrik dari penyediaan bahan bakar internal dari baterai. Sebagai tambahan, elektrode dalam baterai bereaksi dan berganti pada saat baterai diisi atau dibuang energinya, sedangkan elektrode sel bahan bakar adalah katalitik dan relatif stabil[6].

aliran reaktan mengalir masuk dan produk dari reaktan mengalir keluar. Sehingga operasi jangka panjang dapat terus menerus dilakukan selama aliran tersebut dapat dijaga kelangsungannya.

Sel bahan bakar sangat menarik dalam aplikasi modern karena efisiensi tinggi dan penggunaan bebas-emisi, berlawanan dengan bahan bakar umum seperti adalah menggunakan banyak energi. Memproduksi hidrogen membutuhkan carrier

hidrogen (biasanya juga listrik, yang diproduksi oleh bahan bakar konvensional. Meskipun sumber sekarang ini sangat mahal, untuk menghasilkan listrik, sel bahan bakar menggunakan hidrogen dan oksigen sebagai bahan bakar, akan tetapi, teknologi ini tidak menggunakan pembakaran. Fuel cell hanya mengalirkan elektron yang telah dipecah dari hidrogen. Disisi lain, oksigen juga dialirkan. Kemudaian hasil


(19)

pembuangan dari fuel cell ini berupa uap air yang tidak berbahaya bagi lingkungan, untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen, penulis menggunakan alat bernama dry cell . Dry cell merupakan alat yang menggunakan prinsip hidrolisis.

Dry cell dibuat sedemikian sehingga jumlah air yang dielektrolisa sesedikit mungkin sesuai dengan kebutuhan. Pada sel konvensional (Wet Cell), jika volume Sel 1000 ml maka semua air yang berada dalam sel semuanya dielektrolisa, Sedangkan pada dry cell hanya sebagian kecil air yang dielektrolisa sisa air cadangan berada di tangki reservoir. Air dari sel yang terbawa gas akan tersirkulasi dengan sendirinya dan bercampur dengan air dingin yang ada di

reservoir, sebaliknya air dingin dari reservoir masuk kedalam sel. Dengan cara ini

dry cell memiliki keuntungan dalam menjaga temperatur sel.

Gambar 1.1. Rangkaian Dry Cell

1.2 Tujuan Pengujian

1. Mengetahui proses pemisahan H2(gas) dan O2(gas) dari H2O (liquid) pada dry cell menggunakan prinsip elektrolisis.


(20)

2. Mengetahui pengaruh penambahan plat netral pada dry cell terhadap suhu dry cell dan produksi hidrogen dan oksigen.

3. Mengetahui pengaruh kuat arus (Ampere) terhadap suhu volume hidrogen dan oksigen yang dihasilkan.

4. Mengetahui pengaruh dan reaksi KOH sebagai katalis terhadap suhu dan laju produksi hidrogen dan oksigen.

5. Mengetahui besar energi yang dipakai dan energi yang terbuang.

6. Membuat alat untuk menghasilkan energi terbaru dengan biaya yang Murah.

1.2.1 Batasan Masalah

1. Spesifikasi dry cell yang digunakan adalah hidrogen dry cell dengan spesifikasi; menggunakan 2 plat negatif, 1 plat positif, dengan memvariasikan jumlah plat netral yaitu 4,6,8, dan 10 plat.

2. Bahan plat yang digunakan adalah stainles stell.

1.3 Metodologi Penulisan

Metodologi penulisan yang digunakan pada penulisan skripsi ini adalah sebagai berikut :

a. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku dan tulisan-tulisan yang terkait.

b. Browsing internet, berupa studi artikel-artikel, gambar-gambar dan buku elektronik (e-book) serta data-data lain yang berhubungan.

c. Metode studi lapangan, yaitu dengan mengambil data dari hasil pengujian yang dilakukan di laboratorium fakultas teknik.

d. Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang ditunjuk oleh Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara

1.4. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini akan disusun dalam lima bab, yaitu dimulai dengan bab I pendahuluan, dimana bab ini menjelaskan pendahuluan tentang


(21)

studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan dan diagram alir pengujian. Kemudian bab II yaitu tinjauan pustaka yang berisi tentang dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai landasan dalam memecahkan masalah dan menganalisis permasalahan tersebut meliputi penjelasan mengenai dry cell. Kemudian bab III metode penelitian berisi tentang beberapa tahapan persiapan sebelum pengujian, prosedur pengujian. Kemuaian bab IV pengolahan data yakni berisi tentang pembahasan dari data-data yang diperoleh yakni volume gas hasil elektrolisis air pada dry cell, suhu yang dihasilkan pada dry cell dan tegangan dan arus yang dipakai pada dry cell, serta % KOH yang digunakan. Kemudian bab V yang berisi tentang kesimpulan dari hasil analisa dan saran untuk penyempurnaan hasil penelitian untuk penelitian berikutnya. Dan terakhir daftar pustaka.


(22)

Mulai

Penentuan tujuan

Studi literatur, buku refrensi,

Pengumpulan data, Bentuk Geometri, Dimensi, dan

Material Dry Cell

Variasi Jumlah Plat Netral Pada Dry Cell

Hasil

Kesimpulan

Selesai

Gambar 1.2 Diagram Alir Penelitian Konstruksi Dry Cell


(23)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Fuel cell

Sel bahan bakar (fuel cell) adalah sebuah alat yang mirip denga tetapi berbeda karena dia dirancang untuk dapat diisi terus reaktannya yang terkonsumsi; yaitu dia memproduksi listrik dari penyediaan bahan bakar internal dari baterai. Sebagai tambahan, elektrode dalam baterai bereaksi dan berganti pada saat baterai diisi atau dibuang energinya, sedangkan elektrode sel bahan bakar adalah katalitik dan relatif stabil[6].

Biasanya, aliran reaktan mengalir masuk dan produk dari reaktan mengalir keluar. Sehingga operasi jangka panjang dapat terus menerus dilakukan selama aliran tersebut dapat dijaga kelangsungannya.

Sel bahan bakar dianggap sangat menarik dalam aplikasi modern karena efisiensi tinggi dan penggunaan bebas-emisi, berlawanan dengan bahan bakar umum seperti satunya murni adala hidrogen yang menggunakan banyak energi. Memproduksi hidrogen membutuhkan "carrier" hidrogen (biasanya dapat dijadikan alternatif), dan juga listrik, yang diproduksi oleh bahan bakar konvensional. Meskipun sumber dapat juga digunakan, namun sekarang ini mereka sangat mahal.

2.2 Jenis – Jenis Sel bahan bakar

Sel bahan bakar diklasifikasikan berdasarkan atas jenis dari elektrolit yang digunakan. Klasifikasi ini menentukan jenis reaksi kimia yang terjadi di


(24)

dalam sel, jenis katalis yang diperlukan, batas temperatur dimana sel tersebut bekerja, bahan bakar yang dibutuhkan, dan faktor – faktor lainnya. Adapun sel bahan bakar hingga saat ini terbagi menjadi 7 klasifikasi utama antara lain :

1. Polymer Electrolyte Membrane (PEM) 2. Direct methanol

3. Alkaline 4. Phosporic acid 5. Molten carbonate 6. Solid oxide 7. Regenerative

Proton Exchange Membrane (PEM) lebih dikenal sebagai

PolymerElectrolyte Membranemenyalurkan berat jenis yang inggi dan menawarkan keuntungan pada berat dan volume yang rendah, dibandingkan dengan sel bahan bakaryang lainnya. Sel bahan bakar PEM menggunakan polimer solid sebagai elektrolit dan elektroda karbon yang mengandung katalis platinum. PEM membutuhkan hanya hydrogen, oksigen dari udara, dan air untuk beroperasi dan tidak memerlukan cairan korosif.

Gambar 2.1 Aliran hidrogen dan oksigen di dalam sel bahan bakar PEM Sumbe

Direct methanol fuel cell (DMFC) digerakkan menggunakan methanol murni, yang dicampur dengan uap dan dialirkan secara langsung ke anoda dari


(25)

pada sel bahan bakar. DMFC ini tidak mempunyai permasalahan tempat penyimpanan seperti sel bahan bakar lain pada umumnya.

Alkaline fuel cell adalah salah satu dari teknologi sel bahan bakar yang dikembangkan, dan merupakan yang pertama digunakan secara luas untuk program penghasil energi listik dan air pada pesawat luar angkasa oleh NASA. Sel bahan bakar ini menggunakan potasium hidroksida dalam air sebagai elektrolit dan dapat menggunakan beberapa jenis dari metal sebagaikatalis pada anoda dan katoda.

Phosporic Acid Fuel Cell (PAFC) menggunakan cairan asam fosfor sebagai elektrolit dan elektroda besi karbon yang mengandung katalis platinum. PAFC ini lebih dikenal sebagai generasi pertama dari sel bahan bakar modern. PAFC lebih toleran terhadap ketidakmurnian dari pada bahan bakar yang telah diubah menjadi hidrogen dari pada Sel bahan bakar PEM.

Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) saat ini sedang dikembangkan untuk gas natural dan batubara untuk kegunaan elektrik, industri, dan aplikasi militer. MCFC adalah sel bahan bakar yang bekerja pada temperatur tinggi yang menggunakan elektrolit yang terdiri dari molten carbonate saltmixture, lithium aluminium oksida (LiAlO2) .

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) menggunakan bahan keramik yang keras dan tidak mudah berkarat sebagai elektrolit. SOFC ini diharapkan dapat memiliki efisiensi 50 – 60 % untuk mengubah bahan bakar menjadi listrik.

Regenerative Fuel Cell menghasilkan listrik dari hidrogen,oksigen, membangkitkan panas dan airsebagai bahan bakar, seperti sel bahan bakar lainnya. Regenerative fuel cell juga dapat menggunakan elektrolisadari solar power atau sumber lainnyauntuk membagi kelebihan air menjadibahan bakar hidrogen dan oksigen. Selbahan bakar jenis ini sedangdikembangkan oleh NASA danperusahaan lainnya.


(26)

2.3 Polymer Exchanger Membrane Fuel Cell

Pada saat ini ada beberapa tipe sel bahan bakar yaitu proton exchanger membrane fuel cell (PEM), sel bahan bakar alkali, asam fosfat, karbonat cair dan oksida padat. PEM dan alkali bekerja pada suhu dibawah 2000C. Sehingga disebut mesin dingin. Beberapa keuntungan sel bahan bakar apabila emisi gas buang sangat mudah bahkan bisa dikatakan tidak ada yaitu, dapat dioperasikan terus-menerus, mudah untuk dioperasikan, ringan dan mudah digabung menjadi kesatuan dari beberapa sel tunggal untuk menghasilkan energi yang besar apabila diperlukan. Sehingga sel bahan bakar dapat dibuat untuk keperluan bermacam-macam alat serba guna.

Pada gambar dibawah ini diperlihatkan rangkaian alat sel bahan bakar secara umum. Bagian-bagian sel bahan bakar terdiri dari, katalis berupa logan Pt atau campuran Pt-Ru sebagai anode dan katode. Diantara anode dan katode ditempatkan membran penukar ion. Fungsi membran adalah melewatkan ion H+. Elektron keluar dari sel menuju ke rangkaian alat dan arus elektron dimanfaatkan menjadi energi listrik. Kemudian elektron mengalir menuju sisi katode. Katalis di sisi anode didukung oleh penyangga berupa lapisan hidrolik ( suka air) terbuat dari karbon, sedangkan di sisi katode katalis didukung oleh lapisan penyangga hidropobik ( tidak suka air) yang terbuat dari PTFE. Di sisi katode dimasukkan oksigen dari udara. Oksigen akan bereaksi melalui pembentukan molekul antara ( intermediate) sebelum terbentuk ion O−2. Selanjutnya ion O−2 , elektron dan ion

H+ bereaksi membentuk molekul air ( H2O). Reaksi di sisi anode dan sisi katode dapat dinyatakan dengan persamaan setengah reaksi di bawah ini.

di sisi anode terjadi ionisasi molekul hidrogen menjadi ion H+ dan elelktron,

2H2 �������⎯⎯⎯�4H+4e−

Di sisi katode terjadi reaksi pembentukan air,


(27)

Gambar 2.2 Reaksi Elektrolisis Air Pada PEM 2.4 Dry Cell

Dry cell merupakan sebuah alat yang menggunakan prinsip elektrolisis untuk memecah ikatan air menjadi hidrogen dan oksigen sekaligus memisahkan hidrogen dan oksigen tersebut agar tidak tercampur[8]. Elektrolisis air adalah peristiwa penguraian senyawa air (H2O) menjadi oksigen (O2) dan hidrogen gas (H2) dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Pada katode, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidroksida (��−). Sementara itu pada anode, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+.serta mengalirkan elektron ke katode. Ion H+ dan OH mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

2�2�(�)�������⎯⎯⎯�2�2(g) +�2(g)

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektrode dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian


(28)

dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen.

Gambar 2.3 Dry cell 2.4.1 Proses Elektrolisis Air

Dengan menyediakan energi dari baterai, Air (H2O) dapat dipisahkan ke dalam molekuldiatomik hidrogen (H2) dan oksigen(O2).

Gambar 2.4 Proses Elektrolisis Air

Sumber : http://restukarmela.wordpress.com/2012/05/03/sel-elektrolisis/ Elektrolisis satu mol air menghasilkan satu mol gas hidrogen dan setengahmol gas oksigen dalam bentuk diatomik. Sebuah analisis yang rinci dari proses memanfaatkan potensi termodinamika dan hukum pertama termodinamika. Proses ini berada di 298K dan satu tekanan atmosfer, dan nilai-nilai yang relevan yang diambil dari tabel sifat termodinamika[10].


(29)

2.4.2 Metode Pemisahan Hidrogen dan Oksigen pada Dry Cell

Hal pertama yang harus diperhatikan agar hidrogen terpisah dengan Oksigen yaitu memisahkan aliran air yang akan dielektrolisis menjadi dua bagian aliran. Untuk membagi aliran air ini lobang pada gasketlah yang mnjadi inti pembagiannya. Gasket dibuat seperti gambar 2.4 di bawah. Ketika disusun, aliran dibagi menjadi aliran sisi kiri dan aliran sisi kanan, dimana aliran sisi kiri tidak bersentuhan dengan aliran sisi kanan sehingga gas yang dihasilkan juga tidak bercampur karna dialirkan pada sisi yang tetap.

Gambar 2.5 Bentuk Gasket Yang Dipakai

Sumber : http://hho4free.com/hydrogen_separator_cell.htm

Membran yang digunakan harus terbuat dari material yang tidak bersifat

ion carier (penangkap ion) karena gas yang dihasilkan memiliki muatan. Bahan yang bisa digunakan bermacam- macam, misalnya poliester atau nilon dan lain- lain.


(30)

Gambar 2.6 Contoh Membran

Kemudian plat, membran dan gasket akan disusun seperti gambar 2.6 dibawah sehingga dapat dilihat aliran gas yang akan dihasilkan.

Gambar 2.7 Aliran Oksigen dan Hidrogen


(31)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat

3.1.1. Waktu

Waktu pelaksanaan penelitian ini sudah mulai dilaksanakan pada bulan Desember 2013 dan direncanakan akan selesai pada Juni 2014 .

3.1.2.Tempat

Penelitian mengenai pengaruh penambahan plat netral terhadap perbandingn volume hidrogen dan oksigen pada dry cell dilakasanakan dalam beberapa tahapan , yaitu seperti diuraikan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Lokasi dan aktivitas penelitian

No. Aktifitas LokasiPenelitian Keterangan

1. Persiapan lempengan plat dan gasket

Laboratorium Mekanika Teknik,Dept.

TeknikMesin, FT-USU. 2. Pembuatan dry cell

dengan 5-13 cell dan 3 stack, yaitu terdiri dari 2 plat negatif, 1 plat positif, dan 4-10 plat netral dengan dimensi plat 15 x 15 cm.

Laboratorium Mekanika Teknik,Dept.

TeknikMesin, FT-USU.

3. Ujipengaruh

penambahan plat netral dengan 4 plat netral.

Magister Teknik Mesin FT-USU. Lantai 4.

Menggunakan adaptor, gelas ukur, dan penghitung volume.

4 Ujipengaruh

penambahan plat netral dengan 6 plat netral .

Magister Teknik Mesin FT-USU. Lantai 4.

Menggunakan adaptor, gelas ukur, dan penghitung volume.

5 Ujipengaruh

penambahan plat netral dengan 8 plat netral .

Magister Teknik Mesin FT-USU. Lantai 4.

Menggunakan adaptor, gelas ukur, dan penghitung volume.


(32)

.6 Ujipengaruh

penambahan plat netral dengan 10 plat netral .

Magister Teknik Mesin FT-USU. Lantai 4.

Menggunakan adaptor, gelas ukur, dan penghitung volume.

7 Analisa data/olah data. Software Ms. Excel.

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Beberapa alat yang digunakan pada penelitian mengenai pengaruh penambahan plat netral terhadap perbandingn volume hidrogen pada dry cell

antara lain:

a. Gerinda Tangan

Gerinda berfungsi untuk membuat plat / lempengan yang dipotong menjadi ukuran yang sama, dan juga dapat digunakan sebagai penghalus permukaan plat tersebut, gerinda tangan dipilah karena proses pemotongan dengan gerinda tangan lebih cepat.

b. Mesin Bor

Mesin bor ini berfungsi untuk melubangi beberapa bagian permukaan plat untuk dapat menyusun plat secara rapi, mesin yang digunakan dalam pembuatan dry cell adalah mesin bor tangan karena plat yang digunakan melebar sehingga mudah untuk dipindah-pindahkan dalam proses drilling.

c. Tang

Tang berfungsi untuk menahan dan mengunci baut serta memotong plat agar susunannya lebih rapi pada susunan plat nya.

d. Gunting

Gunting berfungsi untuk memotong gasket agar lebih rapi dan sesuai untuk susunan platnya.

e. Tang pembolong

Tang ini berfungsi untuk melubangi gasket agar sesuai dengan lubang yang ada di plat.


(33)

f. Gelas ukur

Gelas ukur berfungsi untuk menghitung volume air yang masuk dan volume hidrogen yang dihasilkan.

3.2.2. Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah bahan yang mudah didapatkan dan yang harganya murah agar biaya yang digunakan untuk membuat seluruh rangkaian dry cell tetap terjangkau mengingat penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan energi yang murah dan terjangkau. Beberapa bahan yang digunakan yaitu :

a. Plat Stainless steel

Plat ini berfungsi sebagai pengantar arus dalam proses hidrolisis pada dry cell. Ukuran plat yang digunakan yaitu 15 x 15 cm dan tebal 0,5 mm.

Gambar 3.1. Plat Stainless steel

b. Plat Akrilik

Berfungsi sebagai end plate (plat akhir) pada dry cell. Tujuannya agar reaksi yang terjadi bisa dilihat langsung.


(34)

c. Selang dan tempat penampungan (botol)

Berfungsi sebagai saluran air dan tempat menyalurkan hidrogen dan oksigen kedalam tabung penyimpanan.

d. Air murni

Air berfungsi sebagai fluida yang bergerak untuk proses elektrolisis tersebut.

e. Baut penyangga

Berfungsi untuk sebagai penahan dan untuk merapikan plat seperti gambar.

Gambar 3.3. Susunan plat dengan baut

f. Rubber Shet

Rubber shet berfungsi gasket untuk mencegah terjadinya korsleting pada plat yang disusun karena bersifat isolator dan sebagai ruang elektrolisis.

Gambar 3.4. Gasket g. Screen Nylon Monofilamen

Screen Nylon Monofilamen digunakan sebagai mesh membrane yang berfungsi untuk memisahkan aliran air di dalam Dry Cell agar hidrogen dan oksigen yang dihasilkan benar-benar terpisah. Nylon digunakan karna


(35)

membran ini tidak menangkap ion. Ukuran Mesh Membrane yang digunakan yaitu 15 X 15 cm.

Gambar 3.5. Screen Nylon Monofilamen 3.2.3 Alat Pendukung Peroses Pengujian

Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari: 1. Mesin Las

Fungsi dari alat ini dalah sebagai adaptor yaitu alat penyedia arus searah yang digunakan ketika proses elektrolisis berlangsung.

Gambar 3.6. Mesin Las

2. Thermocouple agilent

Berfungsi sebagai alat pendeteksi suhu pada setiap titik tertentu secara akurat pada plat dry cell. Alat ini membaca dan menyimpan setiap perubahan suhu


(36)

Gambar 3.7.Thermocouple agilent

3. Multi meter

Berfungsi sebagai pendeteksi arus dan voltase yang diberikan pada dry cell.

Gambar 3.8. Multi meter

4. Stop watch


(37)

Stop watch digunakan setiap 90 detik pada setiap variasi pengujian yang sudah disediakan.

3.2.4 Alat Pendukung Pada Proses PembuatanH2 dan O2 Wadah dan Alat Pendukung Penampungan Gas Hidrogen

Gambar 3.10. Wadah Penampungan Hidrogen

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan oleh tabung elektrolisis terlebih dahulu ditampung dalam wadah yang terbuat dari wadah bekas air mineral ukuran 150 ml. Hal ini bertujuan agar ketika proses pengujian berlangsung, hidrogen dapat segera digunakan tanpa harus menunggu proses elektrolisis itu sendiri yang memakan waktu yang cukup lama. Selain itu wadah yang kita gunakan haruslah wadah yang tahan terhadap tekanan 1 bar dan ukuran 150 ml.

Adapun bagian-bagian dari wadah penampungan itu adalah sebagai berikut :

1. Botol mineral 150 ml

Botol yang digunakan sebagai wadah adalah botol mineral bekas dengan ukuran 150 ml dan tahan terhadap tekanan 1 bar.

2. Katup Udara


(38)

Fungsi dari katup udara inilah untuk memutus dan menyambungkan wadah penampungan dengan tabung elektrolisis tanpa harus ada terbuangnya gas ke udara.

3. Regulator

Gambar 3.12. Regulator

Regulator berfungsi untuk mengatur tekanan keluaran dry cell.

3.3. ProsedurPengujian

Berikut prosedur pengujian yang dilakukan . Pengujian I:

a. Plat disiapkan pada pengujian pertama yaitu 4 plat netral. Dry cell disusun menggunakan 4 plat netral

b. Kabeltermocoupledidirekatkanpadabeberapatitikpada plat, sehinggasuhuelektrolisis plat dapatdiketahui.

c. Air dengan KOH 4%, 4,33% dan 4,66% disiapkan dalam masing masing tabung pengisi air.Penampung air dengan KOH 4% dihubungkan.

d. Tabung penampung gas hidrogen dan tabung penampung oksigen disiapkan dan dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell

dan masing- masing penampung dihubungkan pada flow meter.

e. Data yang terabaca pada termocouple disimpan dan waktu pengujian dicatat.

f. Adaptor dihubungkan pada kutup masing- masing pada dry cell.

g. Adaptor dinyalakan selama 90 detik kemudian hitung volume masing- masing gas yang dihasilkan pada masing-masing flow meter.


(39)

h. Saluran penampung air dengan KOH 4,33% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur g.

i. Saluran penampung air dengan KOH 4,66% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur g. Pengujian II:

a. digunakan 6 plat netral dengan menambahkan 2 plat pada dry cell pada pengujian I.

b. Kabeltermocoupledidirekatkanpadabeberapatitikpada plat, sehinggasuhuelektrolisis plat dapatdiketahui.

c. Penampung air dengan KOH 4 % dihubungkan pada water inlet pada dry cell.

d. Tabung penampung gas hidrogen dan tabung penampung oksigen disiapkan dan dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell

dan masing- masing penampung dihubungkan pada Flow meter.

e. Adaptor dinyalakan selama 90 detik kemudian hitung volume masing- masing gas yang dihasilkan pada masing-masing flow meter.

f. Saluran penampung air dengan KOH 4,33% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur e.

g. Saluran penampung air dengan KOH 4,66% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur e. Pengujian III:

a. digunakan 8 plat netral dengan menambahkan 2 plat pada dry cell pada pengujian I.

b. Kabeltermocoupledidirekatkanpadabeberapatitikpada plat, sehinggasuhuelektrolisis plat dapatdiketahui.

c. Penampung air dengan KOH 4 % dihubungkan pada water inlet pada dry cell.

d. Tabung penampung gas hidrogen dan tabung penampung oksigen disiapkan dan dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell


(40)

e. Adaptor dinyalakan selama 90 detik kemudian hitung volume masing- masing gas yang dihasilkan pada masing-masing flow meter.

f. Saluran penampung air dengan KOH 4,33% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur e.

g. Saluran penampung air dengan KOH 4,66% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur e. Pengujian IV:

a. Digunakan 10 plat netral dengan menambahkan 2 plat pada dry cell pada pengujian I.

b. Kabel termocouple didirekatkan pada bebera patitik pada plat, sehingga suhu elektrolisis plat dapat diketahui.

c. Penampung air dengan KOH 4 % dihubungkan pada water inlet pada dry cell.

d. Tabung penampung gas hidrogen dan tabung penampung oksigen disiapkan dan dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell

dan masing- masing penampung dihubungkan pada Flow meter.

e. Adaptor dinyalakan selama 90 detik kemudian hitung volume masing- masing gas yang dihasilkan pada masing-masing flow meter.

f. Saluran penampung air dengan KOH 4,33% dihubungkan dengan dry cell

dan ulangi ulangi prosedur e.

g. Saluran penampung air dengan KOH 4,66% dihubungkan dengan dry cell


(41)

3.4 Instalasi Pengujian

Gambar 3.13.Instalasi Pengujian

Sumber : http://hho4free.com/hydrogen_separator_cell.htm

Dari gambar di atas dapat dijelaskan, arus listrik dialirkan melalui adaptor, kemudian air yang mengandung KOH mengalir masuk kedalam dry cell. Didalam

dry cell terjadi elektrolisis. Hasil elektrolisis berupa gas hidogen dan oksigen mengalir ke penampung masing-masing yang berisi air yang berfungsi memastikan adanya gas yang dihasilkan. Dari tabung penampung gas, gas dialirkan ke flow meter untuk mengetahui volume gas yang dihasilkan.


(42)

BAB IV

PENGOLAHAN DATA

4.1 Hasil Pengujian

4.1.1. Besarnya Daya Yang Digunakan Pada Pengujian

Dalampenelitian ini kuat arus divariasikan untuk mengetahui besar pengaruh kuat arus terhadap produksi H2 dan O2, sedangkan untuk voltasenya tetap. Sehingga dalam setiap pengujian, daya yang digunakan berbeda-beda.Besarnya daya dapat dihitung dengan persamaan berikut.

P = V x I Dimana :

P = Daya yang digunakan mesin dry cell ( Watt ) V = Tegangan yang digunakan mesin dry cell ( Volt ) I = Kuatarus yang digunakan mesin dry cell ( Ampere )

Dalam penelitian ini, perhitungan daya akan dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu untuk kuat arus 20A, 22A, 24A, dan 26 A, dengan voltase 50 Volt disetiap penambahan plat netral yang digunakan yaitu 4,6,8, dan 10 plat. Sehingga daya yang digunakan pada setiap pengujian menjadi :

a. P = 50 V x 20 A = 1000 Watt

b. P = 50 V x 22 A = 1100 Watt

c. P = 50 V x 24 A = 1200 Watt

d. P = 50 V x 26 A = 1300 Watt


(43)

4.2. Besarnya Konsentrasi Larutan KOH

Dalam pengujian ini, KOH bereaksi dengan air sehingga terbentuk larutan KOH. Besarnya konsentrasi larutan KOH kemudian diukur dengan menggunakan persamaan:

% Konsentrasi larutan = massa (g) KOH x 100/volume (ml) air.

Massa KOH yang digunakan adalah 60,65,70, gram kemudian dilarutkan didalam air 1.500 ml, sehingga konsentrasi larutan KOH adalah:

A. % Konsentrasi larutan = 60 x 100/1.500. = 4 %

B. % Konsentrasi larutan = 65 x 100/1.500. = 4,33 %

C. % Konsentrasi larutan = 70 x 100/1.500. = 4,66 %

Larutan KOH merupakan senyawa larutan kimia, dengan melarutkan KOH kedalam air. Reaksi kimia yang terjadi pada larutan tersebut adalah sebagai berikut :

2KOH + 2H2O �������⎯⎯⎯� K2 + 3H2 +2O2

Reaksi kimia tersebut menunjukkan jika 3 bagian KOH dilarutkan kedalam 3 bagian air dan kemudian dielektrolisis, maka akan terjadi penguraian senyawa yang terjadi, yaitu K2 yang berupa padatan akan tetap bertahan didalam larutan. Sedangkan 3 bagian H2 dan 2 bagian O2 akan keluar menguap ke udara. Gas hidrogen inilah yang kemudian ditampung dan dijadikan bahan bakar alternatif masa depan.

4.3. Menghitung Besar Volume Hidrogen dan Oksigen

Hasil pengujian ini memperoleh volume hidrogen dan oksigen yang dielektrolisis, volume gas hasil elektrolisis yang telah diketahui kemudian diuraikan dan diperoleh volume gas hidrogen dan oksigen dengan persamaan kimia : 2KOH + 2H2O

������


(44)

nilaidari; jumlah produksi gas, suhu, volume H2 dan volume O2. Data hasil percobaannya dapat dilihat pada tabel berikut.

Tabel. 4.1. Data Pengujian Voltase: 50 V, 4 Plat Netral, dengan Tebal Gasket 1,5 mm

Kuat arus

waktu

(s) % KOH suhu(°C)

produksi gas (ml)

Vol H2

(ml) Vol 02 (ml)

20 90

4 50,06 653,12 391,872 261,248

4,33 52,91 662,61 397,566 265,044

4,66 54,21 673,24 403,944 269,296

22 90

4 51,37 660,21 396,126 264,084

4,33 53,45 671,82 403,092 268,728

4,66 54,92 683,42 410,052 273,368

24 90

4 53,79 668,97 401,382 267,588

4,33 55,19 679,08 407,448 271,632

4,66 55,92 691,17 414,702 276,468

26 90

4 54,21 677,83 406,698 271,132

4,33 55,98 688,21 412,926 275,284

4,66 57,42 701,44 420,864 280,576

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa pada 4 sel netral, suhu yang dihasilkan mencapai 57,42 °C. Sedangkan nilai produksi tertingginya 701,44 ml. Tabel. 4.2. Data Pengujian Voltase: 50 V, 6 Plat Netral, dengan Tebal Gasket

1,5 mm Kuat

arus

waktu

(s) % KOH suhu(°C)

produksi gas (ml)

Vol H2

(ml) Vol 02 (ml)

20 90

4 47,24 662,26 397,356 264,904

4,33 48,41 674,56 404,736 269,824

4,66 50,07 687,09 412,254 274,836

22 90

4 49,72 677,92 406,752 271,168

4,33 51,42 689,57 413,742 275,828

4,66 52,15 703,64 422,184 281,456

24 90

4 51,83 692,72 415,632 277,088

4,33 53,21 704,96 422,976 281,984

4,66 54,19 717,12 430,272 286,848

26 90

4 52,54 707,15 424,29 282,86

4,33 54,27 719,21 431,526 287,684

4,66 55,48 723,06 433,836 289,224

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa pada 6 sel netral, suhu yang dihasilkan mencapai 55,48°C. Sedangkan nilai produksi tertingginya 723,06 ml.


(45)

Tabel. 4.3. Data Pengujian Voltase: 50 V, 8 Plat Netral, dengan Tebal Gasket 1,5 mm

Kuat arus

waktu

(s) % KOH suhu(°C)

produksi gas (ml)

Vol H2

(ml) Vol 02 (ml)

20 90

4 41,82 670,31 402,186 268,124

4,33 42,21 683,03 409,818 273,212

4,66 42,97 698,51 419,106 279,404

22 90

4 43,05 690,07 414,042 276,028

4,33 43,18 703,22 421,932 281,288

4,66 43,32 719,47 431,682 287,788

24 90

4 43,24 711,12 426,672 284,448

4,33 43,72 724,59 434,754 289,836

4,66 44,15 739,82 443,892 295,928

26 90

4 43,84 731,71 439,026 292,684

4,33 44,21 744,15 446,49 297,66

4,66 44,64 759,83 455,898 303,932

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa pada 8 sel netral, suhu yang dihasilkan mencapai 44,68 °C. Sedangkan nilai produksi tertingginya 759,83 ml.

Tabel. 4.4. Data Pengujian Voltase: 50 V, 10 Plat Netral, dengan Tebal Gasket 1,5 mm

Kuat arus

waktu

(s) % KOH suhu(°C)

produksi gas (ml) Vol H2 (ml) Vol 02 (ml)

20 90

4 37,41 682,42 409,452 272,968

4,33 39,08 796,94 478,164 318,776

4,66 39,92 812,72 487,632 325,088

22 90

4 38,72 810,21 486,126 324,084

4,33 39,37 824,48 494,688 329,792

4,66 40,44 830,39 498,234 332,156

24 90

4 39,6 828,72 497,232 331,488

4,33 40,62 832,15 499,29 332,86

4,66 41,12 848,87 509,322 339,548

26 90

4 40,19 846,72 508,032 338,688

4,33 41,87 860,35 516,21 344,14

4,66 42,94 876,64 525,984 350,656

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa pada 10 sel netral, suhu yang dihasilkan mencapai 525,984 °C. Sedangkan nilai produksi tertingginya 876,64 ml.


(46)

Grafik data hasil percobaan antara jumlah plat netral dengan suhu pada KOH 4%, 4,33% dan 4,66%dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4.1. Grafik Hasil Percobaan suhu vs Kuat arus dengan KOH 4%

Gambar 4.2. Grafik Hasil Percobaan suhu vs Kuat arus dengan KOH 4,33%

0 10 20 30 40 50 60

20 22 24 26

suhu

C

)

ampere

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

0 10 20 30 40 50 60

20 22 24 26

suhu

C

)

ampere

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT


(47)

Gambar 4.3. Grafik Hasil Percobaan suhu vs Kuat arus dengan KOH 4,66%

Dari beberapa grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi arus dan semakin banyak KOH pada air, maka suhu yang dihasilkan semakin tinggi. Sedangkan semakin banyak plat netral yang digunakan semakin rendah suhu yang ditimbulkan.

Grafik data hasil percobaan antara jumlah plat netral dengan produksi gas pada KOH 4%, 4,33% dan 4,66% dapat dilihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 4.4. Grafik Hasil Percobaan volume gas vs Kuat arus dengan KOH 4,% 0 10 20 30 40 50 60 70

20 22 24 26

suhu C ) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770

20 22 24 26

v o lu me ( ml ) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT


(48)

Gambar 4.5. Grafik Hasil Percobaan volume gas vs Kuat arus dengan KOH 4,33%

Gambar 4.6. Grafik Hasil Percobaan volume gas vs Kuat arus dengan KOH 4,66% 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780

20 22 24 26

v o lu me ( ml ) Arus 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 780 790 800

20 22 24 26

v o lu me ( ml ) Arus 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT


(49)

Dari grafik di atas, dapat dilihat semakin tinggi arus dan semakin banyak plat netral dan KOH yang dipakai, maka gas yang dihasilkan semakin banyak juga. Nilai produksi gas tertinggi dihasilkan pada KOH 4,66%, arus 26 Amper dan 10 Plat netral yaitu 786,64 ml.Sedangkan grafik hasil produksi hidrogen dan oksigenya dapat kita lihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 4.7. Grafik Hasil Percobaan volume hidrogen vs Kuat arus dengan KOH 4 %

Gambar 4.8. Grafik Hasil Percobaan volume hidrogen vs Kuat arus dengan KOH 4,33% 380 385 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460

20 22 24 26

V o lu m e ( m l) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470

20 22 24 26

V o lu m e ( m l) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT


(50)

Gambar 4.9. Grafik Hasil Percobaan volume hidrogen vs Kuat arus dengan KOH 4,66%

Gambar 4.10. Grafik Hasil Percobaan volume oksigen vs Kuat arus dengan KOH 4% 390 395 400 405 410 415 420 425 430 435 440 445 450 455 460 465 470 475 480 485

20 22 24 26

V o lu m e ( m l) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310

20 22 24 26

V o lu m e ( m l) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT


(51)

Gambar 4.11. Grafik Hasil Percobaan volume oksigen vs Kuat arus dengan KOH 4 ,33%

Gambar 4.12. Grafik Hasil Percobaan volume oksigen vs Kuat arus dengan KOH 4 ,66%

260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320

20 22 24 26

V o lu m e ( m l) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT 260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320

20 22 24 26

V o lu m e ( m l) Ampere 4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT


(52)

4.4. Menghitung Laju Produksi Gas H2 dan O2

Hasil pengujian ini menghasilkan volume hidrogen dari proses elektrolisis. Pada proses elektrolisis diperoleh waktu untuk memproduksi gas hidrogen dan pada proses nya terdapat laju aliran produksi gas hidrogen. Laju aliran produksi dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan:

ṁ = �

c

v

Dimana:

ṁ = Laju produksi gas (kg/s) Q = Debit produksi gas (m3/s)

ρ = Massa jenis gas (kg/m3) ; (H2 = 0,08988 kg/m3dan O2= 1,331kg/m3)

c

v = Spesifik volum ( m3/kg )

Dengan Q = �

,

Dimana:

V = Volume gas terukur (m3) t = waktu produksi (detik)

Dari persamaan di atas didapatkan tabel data debit produksi dan laju produksi hidrogendan oksigen sebagai berikut :

Tabel. 4.5. Data Pengujian, debit hidrogenQ H2 (m3/s) dan laju produksi hidrogen ṁ H2 (kg/s) pada 4 Plat Netral

4 PLAT

Kuat arus

produksi (ml)

Vol H2

(ml) Q H2 (m3/s) ṁ H2 (kg/s) 20 653,12 391,872 4,35413E-06 4,84331E-05

20 662,61 397,566 4,4174E-06 4,91368E-05

20 673,24 403,944 4,48827E-06 4,99251E-05

22 660,21 396,126 4,4014E-06 4,89588E-05

22 671,82 403,092 4,4788E-06 4,98198E-05

22 683,42 410,052 4,55613E-06 5,068E-05

24 668,97 401,382 4,4598E-06 4,96085E-05

24 679,08 407,448 4,5272E-06 5,03582E-05

24 691,17 414,702 4,6078E-06 5,12547E-05

26 677,83 406,698 4,51887E-06 5,02655E-05 26 688,21 412,926 4,58807E-06 5,10352E-05 26 701,44 420,864 4,67627E-06 5,20163E-05


(53)

Tabel. 4.6. Data Pengujian, debit hidrogenQ H2 (m3/s) dan laju produksi hidrogen ṁ H2 (kg/s) pada 6 Plat Netral

6 PLAT

Kuat arus produksi Vol H2 Q H2 (m3/s) ṁ H2 (kg/s)

20 662,26 397,356 4,41507E-06 4,91109E-05

20 674,56 404,736 4,49707E-06 5,0023E-05

20 687,09 412,254 4,5806E-06 5,09522E-05

22 677,92 406,752 4,51947E-06 5,02722E-05

22 689,57 413,742 4,59713E-06 5,11361E-05

22 703,64 422,184 4,69093E-06 5,21795E-05

24 692,72 415,632 4,61813E-06 5,13697E-05

24 704,96 422,976 4,69973E-06 5,22773E-05

24 717,12 430,272 4,7808E-06 5,31791E-05

26 707,15 424,29 4,71433E-06 5,24397E-05

26 719,21 431,526 4,79473E-06 5,33341E-05

26 723,06 433,836 4,8204E-06 5,36196E-05

Tabel. 4.7. Data Pengujian, debit hidrogenQ H2 (m3/s) dan laju produksi hidrogen ṁ H2 (kg/s) pada 8 Plat Netral

8 PLAT

Kuat arus produksi Vol H2 Q H2 (m3/s) ṁ H2 (kg/s) 20 670,31 402,186 4,46873E-06 4,97078E-05 20 683,03 409,818 4,55353E-06 5,06511E-05

20 698,51 419,106 4,65673E-06 5,1799E-05

22 690,07 414,042 4,60047E-06 5,11732E-05 22 703,22 421,932 4,68813E-06 5,21483E-05 22 719,47 431,682 4,79647E-06 5,33534E-05

24 711,12 426,672 4,7408E-06 5,27341E-05

24 724,59 434,754 4,8306E-06 5,3733E-05

24 739,82 443,892 4,93213E-06 5,48624E-05

26 731,71 439,026 4,87807E-06 5,4261E-05


(54)

Tabel. 4.8. Data Pengujian, debit hidrogenQ H2 (m3/s) dan laju produksi hidrogen ṁ H2 (kg/s) pada 10 Plat Netral

10 PLAT

Kuat arus produksi Vol H2 Q H2 (m3/s) ṁ H2 (kg/s)

20 682,42 409,452 4,54947E-06 5,06059E-05

20 796,94 478,164 5,31293E-06 5,90983E-05

20 812,72 487,632 5,41813E-06 6,02684E-05

22 810,21 486,126 5,4014E-06 6,00823E-05

22 824,48 494,688 5,49653E-06 6,11405E-05

22 830,39 498,234 5,53593E-06 6,15788E-05

24 828,72 497,232 5,5248E-06 6,14549E-05

24 832,15 499,29 5,54767E-06 6,17093E-05

24 848,87 509,322 5,65913E-06 6,29492E-05

26 846,72 508,032 5,6448E-06 6,27898E-05

26 860,35 516,21 5,73567E-06 6,38005E-05

26 876,64 525,984 5,84427E-06 6,50085E-05

Tabel. 4.9. Data Pengujian, debit oksigenQ O2 (m3/s) dan laju produksi oksigenṁ O2 (kg/s) pada 4 Plat Netral

4 PLAT

Kuat arus

produksi

(ml) Vol 02 (ml) Q O2 (m3/s) ṁ O2 (kg/s)

20 653,12 261,248 2,90276E-06 2,18088E-06

20 662,61 265,044 2,94493E-06 2,21257E-06

20 673,24 269,296 2,99218E-06 2,24807E-06

22 660,21 264,084 2,93427E-06 2,20456E-06

22 671,82 268,728 2,98587E-06 2,24333E-06

22 683,42 273,368 3,03742E-06 2,28206E-06

24 668,97 267,588 2,9732E-06 2,23381E-06

24 679,08 271,632 3,01813E-06 2,26757E-06

24 691,17 276,468 3,07187E-06 2,30794E-06

26 677,83 271,132 3,01258E-06 2,26339E-06

26 688,21 275,284 3,05871E-06 2,29805E-06


(55)

Tabel. 4.10. Data Pengujian, debit oksigenQ O2 (m3/s) dan laju produksi oksigenṁ O2 (kg/s) pada 6 Plat Netral

6 PLAT

Kuat arus produksi Vol 02 Q O2 (m3/s) ṁ O2 (kg/s)

20 662,26 264,904 2,94338E-06 2,2114E-06

20 674,56 269,824 2,99804E-06 2,25248E-06 20 687,09 274,836 3,05373E-06 2,29432E-06 22 677,92 271,168 3,01298E-06 2,26369E-06

22 689,57 275,828 3,06476E-06 2,3026E-06

22 703,64 281,456 3,12729E-06 2,34958E-06 24 692,72 277,088 3,07876E-06 2,31311E-06 24 704,96 281,984 3,13316E-06 2,35399E-06

24 717,12 286,848 3,1872E-06 2,39459E-06

26 707,15 282,86 3,14289E-06 2,3613E-06

26 719,21 287,684 3,19649E-06 2,40157E-06

26 723,06 289,224 3,2136E-06 2,41443E-06

Tabel. 4.11. Data Pengujian, debit oksigenQ O2 (m3/s) dan laju produksi oksigenṁ O2 (kg/s) pada 8 Plat Netral

8 PLAT

Kuat arus produksi Vol 02 Q O2 (m3/s) ṁ O2 (kg/s)

20 670,31 268,124 2,97916E-06 2,23828E-06

20 683,03 273,212 3,03569E-06 2,28076E-06

20 698,51 279,404 3,10449E-06 2,33245E-06

22 690,07 276,028 3,06698E-06 2,30427E-06

22 703,22 281,288 3,12542E-06 2,34818E-06

22 719,47 287,788 3,19764E-06 2,40244E-06

24 711,12 284,448 3,16053E-06 2,37456E-06

24 724,59 289,836 3,2204E-06 2,41953E-06

24 739,82 295,928 3,28809E-06 2,47039E-06

26 731,71 292,684 3,25204E-06 2,44331E-06


(56)

Tabel. 4.12. Data Pengujian, debit oksigenQ O2 (m3/s) dan laju produksi oksigenṁ O2 (kg/s) pada 10 Plat Netral

10 PLAT

Kuat arus produksi Vol 02 Q O2 (m3/s) ṁ O2 (kg/s) 20 682,42 272,968 3,03298E-06 2,27872E-06 20 796,94 318,776 3,54196E-06 2,66112E-06 20 812,72 325,088 3,61209E-06 2,71382E-06 22 810,21 324,084 3,60093E-06 2,70543E-06 22 824,48 329,792 3,66436E-06 2,75308E-06 22 830,39 332,156 3,69062E-06 2,77282E-06

24 828,72 331,488 3,6832E-06 2,76724E-06

24 832,15 332,86 3,69844E-06 2,7787E-06

24 848,87 339,548 3,77276E-06 2,83453E-06

26 846,72 338,688 3,7632E-06 2,82735E-06

26 860,35 344,14 3,82378E-06 2,87286E-06

26 876,64 350,656 3,89618E-06 2,92726E-06

Dari hasil percobaan di atas dapat dilihat bahwa semakin banyak plat netral yang digunakan debit dan laju produksi hidrogen dan oksigennya semakin tinggi. Dapat dilihat laju produksi tertinggi hidrogen pada 10 plat netral yaitu

6,50085 × 10−5kg/s. Sedangkan laju produksi tertinggi oksigen terjadi pada 10

plat netral yaitu 2,92726 × 10−5kg/s. Analisa:

1. Besarnya laju produktifitas hidrogen dan oksigen meningkat seiring penambahan plat netral. Semakin banyak plat netral, semakin luas area elektrolisis, sehingga gas yang dihasilkan semakin banyak.

2. Besarnya laju produktifitas hidrogen dan oksigen sangat dipengaruhi besar kecilnya kuat arus dan konsentrasi KOH, semakin besar kuat arus dan konsentrasi KOH maka waktu laju produktifitas semakin cepat, begitu juga sebaliknya.


(57)

4.5. Besar Energi Yang Digunakan

Pengujian pengaruh penambahan plat netral terhadap produktifitas gas hidrogen dan oksigen membutuhkan energi untuk mengelektrolisis air. Perhitungan energi akan dibagi menjadi beberapa bagian, karena penambahan plat netral terhadap waktu produksi, laju produksi dan suhu. Voltase yang dipakai pada setiap penambahan plat, yaitu 50 V sedangkan arus yang dipakai bervariasi, yaitu 20, 22, 24, 26 ampere. Waktu yang digunakan tetap pada setiap pengujian yaitu 90 detik. Maka besar energi yang digunakan dapat dihitung dengan persamaan berikut:

E=V.I.t Dimana

E= energi yang digunakan (watt hour) V= voltase (Volt)

I = Arus (Ampere)

t = waktu (hour) ; (90 s /3600 s =0,025 hour) 1. E= V.I.t = 50 x 20 x 0,025

= 25 watt hour

2. E= V.I.t = 50 x 22 x 0,025 = 27,5 watt hour

3. E= V.I.t = 50 x 24 x 0,025 = 30 watt hour

4. E= V.I.t = 50 x 26 x 0,025 = 32,5 watt hour


(58)

4.6. Energi Yang Terbuang

Setelah mengetahui besar energi yangdigunakan dalam proses elektrolisis, kita dapat mengetahui besar energi terbuang menggunakan persamaan berikut ;

E = V x I x t

ΔT = Tf -TS HLost = ΔT -Vf

%Lost = �����

� x 100%

Dimana :

E = Energi yang digunakan dalam mesin drycell (Watt-hours). V = Tegangan yang digunakanmesin drycell (Volt).

I = Kuatarus yang digunakanmesin drycell (Ampere).

t = Waktu yang dibutuhkan untuk proses elektrolisis (hours).

ΔT = Perubahan Temperatur (C). Tf = Tempertur Akhir (C). TS = Temperatur Awal (25 oC ). Vf = Volume air (cm3).

HLost = Energi Terbuang (kalori).

%Lost = Persentase energi yang terbuang.

Sehingga didapatkan data dari tabel berikut ;

Tabel. 4.13. Data PengujianEnergi TerbuangHLost (kalori) dan %Lost

Persentase energi yang terbuang pada 4 Plat Netral Kuat

arus

%

KOH suhu (C)

konsumsi

energi ΔT (C)

HLost (kalori)

Persentase energi lost (%)

20 4 50,06 25 25,06 -1474,94 -0,06860186

20 4,33 52,91 25 27,91 -1472,09 -0,068469302

20 4,66 54,21 25 29,21 -1470,79 -0,068408837

22 4 51,37 27,5 26,37 -1473,63 -0,062309937

22 4,33 53,45 27,5 28,45 -1471,55 -0,062221987

22 4,66 54,92 27,5 29,92 -1470,08 -0,062159831

24 4 53,79 30 28,79 -1471,21 -0,057023643

24 4,33 55,19 30 30,19 -1469,81 -0,05696938

24 4,66 55,92 30 30,92 -1469,08 -0,056941085

26 4 54,21 32,5 29,21 -1470,79 -0,052622182

26 4,33 55,98 32,5 30,98 -1469,02 -0,052558855


(59)

Tabel. 4.14. Data PengujianEnergi TerbuangHLost (kalori) dan %Lost

Persentase energi yang terbuang pada 6 Plat Netral Kuat

arus % KOH Suhu

konsumsi

energi ΔT (C)

HLost (kalori)

Persentase energi lost

(%)

20 4 47,24 25 22,24 -1477,76 -0,068733023

20 4,33 48,41 25 23,41 -1476,59 -0,068678605

20 4,66 50,07 25 25,07 -1474,93 -0,068601395

22 4 49,72 27,5 24,72 -1475,28 -0,062379704

22 4,33 51,42 27,5 26,42 -1473,58 -0,062307822

22 4,66 52,15 27,5 27,15 -1472,85 -0,062276956

24 4 51,83 30 26,83 -1473,17 -0,057099612

24 4,33 53,21 30 28,21 -1471,79 -0,057046124

24 4,66 54,19 30 29,19 -1470,81 -0,05700814

26 4 52,54 32,5 27,54 -1472,46 -0,052681932

26 4,33 54,27 32,5 29,27 -1470,73 -0,052620036

26 4,66 55,48 32,5 30,48 -1469,52 -0,052576744

Tabel. 4.15. Data PengujianEnergi TerbuangHLost (kalori) dan %Lost

Persentase energi yang terbuang pada 8 Plat Netral Kuat

arus % KOH Suhu

konsumsi

energi ΔT (C)

HLost (kalori)

Persentase energi lost

(%)

20 4 41,82 25 16,82 -1483,18 -0,068985116

20 4,33 42,21 25 17,21 -1482,79 -0,068966977

20 4,66 42,97 25 17,97 -1482,03 -0,068931628

22 4 43,05 27,5 18,05 -1481,95 -0,062661734

22 4,33 43,18 27,5 18,18 -1481,82 -0,062656237

22 4,66 43,32 27,5 18,32 -1481,68 -0,062650317

24 4 43,24 30 18,24 -1481,76 -0,057432558

24 4,33 43,72 30 18,72 -1481,28 -0,057413953

24 4,66 44,15 30 19,15 -1480,85 -0,057397287

26 4 43,84 32,5 18,84 -1481,16 -0,052993202

26 4,33 44,21 32,5 19,21 -1480,79 -0,052979964


(60)

Tabel. 4.16. Data PengujianEnergi TerbuangHLost (kalori) dan %Lost

Persentase energi yang terbuang pada 10 Plat Netral Kuat

arus % KOH Suhu

konsumsi

energi ΔT (C)

HLost (kalori)

Persentase energi lost

(%)

20 4 37,41 25 12,41 -1487,59 -0,069190233

20 4,33 39,08 25 14,08 -1485,92 -0,069112558

20 4,66 39,92 25 14,92 -1485,08 -0,069073488

22 4 38,72 27,5 13,72 -1486,28 -0,06284482

22 4,33 39,37 27,5 14,37 -1485,63 -0,062817336

22 4,66 40,44 27,5 15,44 -1484,56 -0,062772093

24 4 39,6 30 14,6 -1485,4 -0,057573643

24 4,33 40,62 30 15,62 -1484,38 -0,057534109

24 4,66 41,12 30 16,12 -1483,88 -0,057514729

26 4 40,19 32,5 15,19 -1484,81 -0,053123792

26 4,33 41,87 32,5 16,87 -1483,13 -0,053063685

26 4,66 42,94 32,5 17,94 -1482,06 -0,053025403

NB: Tanda minus (-) menunjukkan energi yang terbuang Analisa:

1. Besarnya energi yang digunakan semakin meningkat jika kuat arus semakin meningkat.

2. Semakin banyak plat netral yang digunakan dan semakin tinggi konsentrasi KOH maka akan semakin kecil energi yang terbuang.


(61)

Berikut beberapa grafik yang menunjukkan perubahan suhu pada arus yang tetap;

Gambar 4.13 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 20 Amper

Gambar 4.14 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 22 Amper 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

su h u C) KOH 4% KOH 4,33% KOH 4,66% 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

su h u C) KOH 4% KOH 4,33% KOH 4,66%


(62)

Gambar 4.15 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 24 Amper

Gambar 4.16 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 26 Amper Dari beberapa grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi arus dan semakin banyak KOH pada air, maka suhu yang dihasilkan semakin tinggi. Sedangkan semakin banyak plat netral yang digunakan semakin rendah suhu yang ditimbulkan, hal ini terjadi karena plat pada dry cell merupakan hambatan, semakin besar hambatan maka semakin rendah suhu yang ditimbulkan.

30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

suhu(

°C) KOH 4%

KOH 4,33% KOH 4,66% 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 su h u C)


(63)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berikut kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian ini yaitu: 1. Pengaruh penambahan plat netral pada Dry Cell terhadap produksi

hidrogen dan oksigen yaitu terjadinya peningkatan nilai produksi disetiap penambahan plat netral. Dimana dari hasil tabel menunjukkan nilai produksi paling tinggi yaitu berada pada penambahan 10 plat. Nilai produksi hidrogen tertinggi yaitu 525,984ml dan nilai produksi tertinggi oksigen yaitu 350,656 ml.

2. Penambahan plat netral pada Dry Cell juga berpengaruh pada suhu. Dapat dilihat pada tabel dan grafik, nilai suhu semakin menurun di setiap penambahan plat. Dimana suhu tertinggi terjadi pada 4 plat netral yaitu 57,42°C dan suhu terendah terjadi pada 10 plat netral yaitu 42,94 °C. 3. Pengaruh kuat arus (Ampere) terhadap suhu yaitu, semakin tinggi arus,

semakin tinggi suhu yang di hasilkan. Dari data yang dihasilkan, suhu tertinggi terjadi pada arus 26A di setiap penambahan plat netral

4. Kuat arus juga berpengaruh pada nilai produksi, yaitu semakin besar arus, semakin tinggi nilai produksinya.

5. Penambahan KOH sebagai katalis berpengaruh pada suhu. Disetiap penambahan %KOH pada setiap pengujian, menunjukkan peningkatan suhu.

6. Penambahan KOH juga berpengaruh pada nilai produksi, nilai produksi tertinggi terjadi pada KOH 4,66% disetiap penambahn plat.


(64)

5.2 Saran

Berikut saran yang berguna dari pengujian ini ;

1. Melengkapi alat ukur pada saat pengujian untuk memperoleh hasil pengujianyang lebih baik.

2. Menjaga setiap sudut dry cell terhadap kebocoran agar hasil yang diperoleh lebih baik.

3. Menjaga selang hidrogen dan oksigen jauh dari api pada saat pengujian karna dapat menimbulkan ledakan.

4. Memilih pipa yang tidak bereaksi dengan oksigen maupun hidrogen agar alat bisa dipakai pada pengujian selanjutnya.


(65)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Emoto, M. 2006. The True Power Of Water. MQ Publishing: Bandung.

[2] Gunawan Erri. 2001. Tinjauan Produksi Gas Hidrogen dari 4 Jenis Elektroda Stainless Steel. Surabaya: Jurusan Teknik Mesin-Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[3] Jun, W. 2008. Mengubah Air Menjadi Bensin. Pustaka Radja: Yogyakarta. [4] Wiryawan, Dody. 2013. Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Produksi

Brown’s Gas Pada Elektroliser. Malang:UB.

[5

[6

[7] http//:www.hho4free.com

[8] http//:www.gas-hho.blogspot.com

[9


(1)

Tabel. 4.16. Data PengujianEnergi TerbuangHLost (kalori) dan %Lost Persentase energi yang terbuang pada 10 Plat Netral

Kuat

arus % KOH Suhu

konsumsi

energi ΔT (C)

HLost (kalori)

Persentase energi lost

(%)

20 4 37,41 25 12,41 -1487,59 -0,069190233

20 4,33 39,08 25 14,08 -1485,92 -0,069112558 20 4,66 39,92 25 14,92 -1485,08 -0,069073488 22 4 38,72 27,5 13,72 -1486,28 -0,06284482 22 4,33 39,37 27,5 14,37 -1485,63 -0,062817336 22 4,66 40,44 27,5 15,44 -1484,56 -0,062772093

24 4 39,6 30 14,6 -1485,4 -0,057573643

24 4,33 40,62 30 15,62 -1484,38 -0,057534109 24 4,66 41,12 30 16,12 -1483,88 -0,057514729 26 4 40,19 32,5 15,19 -1484,81 -0,053123792 26 4,33 41,87 32,5 16,87 -1483,13 -0,053063685 26 4,66 42,94 32,5 17,94 -1482,06 -0,053025403

NB: Tanda minus (-) menunjukkan energi yang terbuang Analisa:

1. Besarnya energi yang digunakan semakin meningkat jika kuat arus semakin meningkat.

2. Semakin banyak plat netral yang digunakan dan semakin tinggi konsentrasi KOH maka akan semakin kecil energi yang terbuang.


(2)

Berikut beberapa grafik yang menunjukkan perubahan suhu pada arus yang tetap;

Gambar 4.13 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 20 Amper

Gambar 4.14 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 22 Amper 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

su h u C) KOH 4% KOH 4,33% KOH 4,66% 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

su h u C) KOH 4% KOH 4,33% KOH 4,66%


(3)

Gambar 4.15 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 24 Amper

Gambar 4.16 Grafik Suhu Vs Jumlah Plat Netral pada arus 26 Amper

Dari beberapa grafik di atas dapat dilihat bahwa semakin tinggi arus dan semakin banyak KOH pada air, maka suhu yang dihasilkan semakin tinggi. Sedangkan semakin banyak plat netral yang digunakan semakin rendah suhu yang

30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60

4 PLAT 6 PLAT 8 PLAT 10 PLAT

suhu(

°C) KOH 4%

KOH 4,33% KOH 4,66% 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 54 56 58 60 su h u C)


(4)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Berikut kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian ini yaitu: 1. Pengaruh penambahan plat netral pada Dry Cell terhadap produksi

hidrogen dan oksigen yaitu terjadinya peningkatan nilai produksi disetiap penambahan plat netral. Dimana dari hasil tabel menunjukkan nilai produksi paling tinggi yaitu berada pada penambahan 10 plat. Nilai produksi hidrogen tertinggi yaitu 525,984ml dan nilai produksi tertinggi oksigen yaitu 350,656 ml.

2. Penambahan plat netral pada Dry Cell juga berpengaruh pada suhu. Dapat dilihat pada tabel dan grafik, nilai suhu semakin menurun di setiap penambahan plat. Dimana suhu tertinggi terjadi pada 4 plat netral yaitu 57,42°C dan suhu terendah terjadi pada 10 plat netral yaitu 42,94 °C. 3. Pengaruh kuat arus (Ampere) terhadap suhu yaitu, semakin tinggi arus,

semakin tinggi suhu yang di hasilkan. Dari data yang dihasilkan, suhu tertinggi terjadi pada arus 26A di setiap penambahan plat netral

4. Kuat arus juga berpengaruh pada nilai produksi, yaitu semakin besar arus, semakin tinggi nilai produksinya.

5. Penambahan KOH sebagai katalis berpengaruh pada suhu. Disetiap penambahan %KOH pada setiap pengujian, menunjukkan peningkatan suhu.

6. Penambahan KOH juga berpengaruh pada nilai produksi, nilai produksi tertinggi terjadi pada KOH 4,66% disetiap penambahn plat.


(5)

5.2 Saran

Berikut saran yang berguna dari pengujian ini ;

1. Melengkapi alat ukur pada saat pengujian untuk memperoleh hasil pengujianyang lebih baik.

2. Menjaga setiap sudut dry cell terhadap kebocoran agar hasil yang diperoleh lebih baik.

3. Menjaga selang hidrogen dan oksigen jauh dari api pada saat pengujian karna dapat menimbulkan ledakan.

4. Memilih pipa yang tidak bereaksi dengan oksigen maupun hidrogen agar alat bisa dipakai pada pengujian selanjutnya.


(6)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Emoto, M. 2006. The True Power Of Water. MQ Publishing: Bandung.

[2] Gunawan Erri. 2001. Tinjauan Produksi Gas Hidrogen dari 4 Jenis Elektroda Stainless Steel. Surabaya: Jurusan Teknik Mesin-Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[3] Jun, W. 2008. Mengubah Air Menjadi Bensin. Pustaka Radja: Yogyakarta. [4] Wiryawan, Dody. 2013. Pengaruh Variasi Arus Listrik Terhadap Produksi

Brown’s Gas Pada Elektroliser. Malang:UB.

[5

[6

[7] http//:www.hho4free.com

[8] http//:www.gas-hho.blogspot.com

[9