ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA KHARISMA
TUGAS AKHIR
ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI
PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA
KHARISMA
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh:
IRWAN HARDYANTO
08510034
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI
PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA
KHARISMA
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
Irwan Hardyanto
08510034
Diterima dan Disetujui
pada tanggal 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Murjito ST, M.T
Dra. RR Heni Hendaryanti, M.T.
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammdiyah Malang
Ir Daryono, MT.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANGFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama
No. ST. Pemb. TA
Judul
:Irwan Hardyanto
No. Induk
: 08510034
: E.2./419/FT/UMM/X/2012
ST. Keluar :
:Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat
BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma
Tgl.
Konsultasi
No
Kegiatan
1
Judul TA Konsultasi
BAB I
/
/’
Revisi Judul
2
ACC BAB I
/
/’
Lanjut BAB II
3
Konsultasi BAB II
/
/’
Tambah Referensi Dry Cell dan
Desain Alat
4
ACC BAB II
/
/’
Lanjut BAB III
5
Konsultasi BAB III
/
/’
Perbaiki Bahan dan Alat ,
Kinerja alat
6
ACC BAB III
/
/’
Lanjut BAB IV
7
Konsultasi BAB IV
/
/’
Pengolah Data Pengujian
8
ACC BAB IV
/
/’
Lanjut BAB V
Konsultasi& ACC
BAB V
Konsultasi Poster
dan Cover
/
/’
Ok
/
/’
Ok
9
10
UraianAsistensi
Dosen
Pembimbing I
Malang, 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing I
Murjito, ST, MT
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANGFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama
No. ST. Pemb. TA
Judul
:Irwan Hardyanto
No. Induk
: 08510034
: E.2./419/FT/UMM/X/2012
ST. Keluar :
:Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat
BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma
Tgl.
Konsultasi
No
Kegiatan
UraianAsistensi
1
Judul TA Konsultasi
BAB I
/
/’
Revisi Judul
2
ACC BAB I
/
/’
Lanjut BAB II
3
Konsultasi BAB II
/
/’
Tambah Referensi Dry Cell dan
Desain Alat
4
ACC BAB II
/
/’
Lanjut BAB III
5
Konsultasi BAB III
/
/’
Perbaiki Bahan dan Alat ,
Kinerja alat
6
ACC BAB III
/
/’
Lanjut BAB IV
7
Konsultasi BAB IV
/
/’
Pengolah Data Pengujian
8
ACC BAB IV
/
/’
Lanjut BAB V
Dosen
Pembimbing II
9
10
Konsultasi& ACC
BAB V
Konsultasi Poster
dan Cover
/
/’
Ok
/
/’
Ok
Malang, 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing II
Dra. RR Heni Hendaryanti, MT
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan di bawah :
Nama
: Irwan Hardyanto
Nim
: 08510034
Tempat / Tanggal Lahir
: Madiun, 31 Mei 1989
Fakultas / Jurusan
: Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan bahwa kerja ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “ANALISA ALAT
ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA
MOTOR HONDA KHARISMA” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagian
maupun keseluruhan kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar benarnya.Jika terbukti
melanggar,penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di Fakultas Teknik
Muhammadiyah Malang.
Malang, 2 Mei 2014
Hormat,
Irwan Hardyanto
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT. Yang senantiasa
mengurus, mengasihi serta menyayangi makhluk-Nya, sehingga skripsi ini dapat
diselesaikan pada bulan yang penuh rahmat, ramadhan 1433H.
Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa ringan
dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah
diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut disampaikan
kepada :
1. Ayahanda Suharno dan Ibunda Sunarmiatin, yang selalu memberikan bantuan
materiil maupun non materiil, mendo`akan, mengingatkan akan pesanpesannya yang tak akan terlupakan. Dan tak lupa untuk adikku tersayang
Husain yang selalu menyemangati
2. Bapak Sudarman, Ir. MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Daryono, Ir. MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Bapak Murjito, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini
dilakukan.
5. Ibu Dra.RR Heni Hendaryanti MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
7. Kawan-kawan sebimbingan, rekan-rekan laboran laboratorium di lingkungan
teknik mesin, LSO Otomotif, teman-teman seangkatan TM 2008 A dan B,
serta sahabat-sahabat margo utomo 5 yang selalu mendukung.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak ya.
Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab
itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk
pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat rahim-Nya
kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 2 Mei 2014
Irwan Hardyanto
DAFTAR ISI
COVER ........................................................................................................... i
POSTER ......................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii
BERITA ACARA ......................................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN .......................................................................... vi
ABSTRAK ................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................. ix
DAFTAR ISI ................................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xvi
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii
I.
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2.Rumusan Masalah ........................................................................ 5
1.3.Tujuan Penelitian ......................................................................... 5
1.4.Batasan Masalah........................................................................... 5
1.5.Metode Penulisan ......................................................................... 6
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Hidrogen ....................................................................................... 7
2.1.1. Pengertian Hidrogen......................................................... 7
2.1.2. Karakteristik Hidrogen ..................................................... 8
2.1.3. Sifat Kimia dan Fisika Hidrogen...................................... 8
2.1.4. Perbandingan Flammibility Hidrogen Dengan
Bahan Bakar Lain ................................................................ 10
2.1.5. Manfaat Hidrogen Terhadap Mesin Sepeda Motor ........ 12
2.2.Elektrolisis ................................................................................. 14
2.2.1. Pengertian Elektrolisis ................................................... 14
2.2.2. Elektrolisis Air ............................................................... 15
2.2.3. Cara Kerja Elektrolisis ................................................... 17
2.3.Elektroliser ................................................................................. 18
2.3.1. Komponen Elektroliser .................................................. 18
2.3.2. Sejarah Penemuan Elektroliser ...................................... 20
2.3.3. Katalisator ...................................................................... 22
2.4.Stainless Steel ............................................................................ 22
2.4.1. Pengertian Dan Sejarah Stainless Steel .......................... 22
2.4.2. Kandungan Unsur-Unsur Dalam Stainlees Steel ........... 23
2.4.3. Klasifikasi Dan Komposisi Kimia Stainless Steel ......... 24
2.4.4. Kegunaan Stainless Steel ............................................... 28
2.4.5. Siat Kimia Dan Fisika Stainless Steel ............................ 30
2.4.5.1.Sifat Kimia Stainless Steel ....................................... 30
2.4.5.2.Sifat Fisika Stainless Steel ....................................... 31
2.5.Fuel Cell ..................................................................................... 32
2.5.1. Pengertian Fuel Cell ....................................................... 32
2.5.2. Cara Kerja Fuel Cell....................................................... 34
2.5.3. Tipe Fuel Cell ................................................................. 35
2.5.3.1.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell................ 36
2.5.3.2.Direct Methanol Fuel Cell........................................ 39
2.5.3.3.Alkaline Fuel Cell .................................................... 41
2.5.3.4.Phosporic Acid Fuel Cell ......................................... 42
2.5.3.5.Molten Carbonate Fuel Cell ..................................... 44
2.5.3.6.Solid Oxide Fuel Cell ............................................... 46
III.
METODOLOGI
3.1.Alat dan Bahan ........................................................................... 48
3.1.1 Alat ...................................................................................... 48
3.1.2 Bahan ................................................................................... 49
3.2.Flow Chart .................................................................................. 50
3.3.Skema dan Metode Penelitian .................................................... 51
3.3.1 Pengujian Efisiensi .............................................................. 52
3.4.Jenis Penelitian ........................................................................... 54
3.5.Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 58
3.6.Sampel Penelitian ....................................................................... 58
3.7.Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 58
IV.
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1.Data Hasil Riset.......................................................................... 56
4.2.Data Hasil Percobaan ................................................................. 57
4.2.1. Daya Listrik Berdasarkan Putaran Mesin Sepeda Motor ...
4.2.2. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 1500 rpm ................................................... 58
4.2.3. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 2000 rpm ................................................... 59
4.2.4. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 2500 rpm ................................................... 60
4.2.5. Table Selisih Motor ........................................................ 61
4.2.6. Grafik ............................................................................ 62
4.2.7. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 30 km/jam ............................................................ 63
4.2.8. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
57
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 40 km/jam ............................................................ 64
4.2.9. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 50 km/jam ............................................................ 65
4.2.10. Grafik Selisih Rata-rata Jarak Yang Ditempuh
Pada Kondisi Berjalan .................................................... 66
4.3.Pembahasan ................................................................................ 67
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan ................................................................................ 68
5.2.Saran ........................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
CURICULUM VITAE
CHECK LIST
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perbandingan rentang kemudahan terbakar beberapa jenis bahan bakar
(micr-ovett, 09/10/2006) ................................................................................................. 11
Gambar 2.2 Perbandingan tingkat resiko kebocoran tangki bahan bakar pada mobil
hydrogen dan mobil bensin (Catherine E, 17/02/2005) .................................................. 12
Gambar 2.3 Skema prinsip produksi hydrogen dengan elektrolisa................................. 17
Gambar 2.4 Skema alat Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell ................................ 37
Gambar 2.5 Skema alat Direct Methanol Fuel Cell ........................................................ 41
Gambar 2.6 Skema alat Alkaline Fuel Cell ..................................................................... 43
Gambar 2.7 Skema alat Phosporic Acid Fuel Cell .......................................................... 44
Gambar 2.8 Skema alat Molten Carbonate Fuel Cell ..................................................... 46
Gambar 2.9 Skema alat Solid Oxide Fuel Cell ............................................................... 48
Gambar 3.3 Skema Pemasangan Alat Elektroliser ......................................................... 54
Gambar 4.1 Data hasil riset ............................................................................................. 59
DAFTAR TABEL
Table 2.1
Sifat kimia hydrogen ................................................................... 9
Table 2.2
Sifat fisika hydrogen ................................................................. 10
Tabel 2.3
Komponen utama penyusun PEMFC ........................................ 39
Table 4.2.1 Daya listrik berdasarkan putaran mesin sepeda motor.............. 60
Table 4.2.2 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm.................................... 61
Table 4.2.3 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 2000 rpm.................................... 62
Table 4.2.4 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm.................................... 63
Table 4.2.5 Selisih motor ............................................................................. 64
Table 4.2.7 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 30km/jam ................................... 66
Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 40km/jam ................................... 67
Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 50km/jam ................................... 68
DAFTAR PUSTAKA
Catherine E. Gregoire Padro, Los Alamos National Laboratory, First Annual International
Hydrogen Energy Implementation Conference, Santa Fe, NM, February 17, 2005
Crosbie, L. M., 2003, Chapin, D., Hydrogen Production by Nuclear Heat, GENES4/ ANP2003,
Sep. 15-19, 2003 , Kyoto, JAPAN
D. Labonte, Water Injection for Gasoline Engines, Labonte MotorSports.
J. C. Christoper, J.B.D. Philip, Effect of diesel and water co-injection with real time control on
diesel engine performance and emissions,SAE Int. World congress, Detroid (2008).
J.A. Goldwitz, J.B. Heywood, Combustion optimization in a hydrogen-enhanced lean-burn SI
engine, SAE paper no. 01-0251 (2005).
Jamal.2007. Pembuatan Membran Fuel Cell Dari Limbah Plastik LDPE. Bandung: ITB-Press.
LIPI, Pengujian Water and Air Injection, Lab Motor Bakar LIPI (2008).
R. Lanzafame, Water injection effects in a single-cylinder CFR engine. SAE Int. Congress and
exposition Detroit, Micigan (1999).
R.F. Horng, Y.P. Chang, H.H. Huang, M.P. Lai, Driving characteristics of a motorcycle fuelled
with hydrogen-rich gas produced by an onboard plasma reformer, Int J Hydrogen Energy
(2008).
Revision O, Module 1: Hydrogen Properties, December 2001.
S. Verhelst, R. Sierens, Aspects concerning the optimisation of a hydrogen fueled engine. Int
J Hydrogen Energy; 26: 981–5 (2005).
T. Suzuki, Y. Sakurai, Effect of hydrogen rich gas and gasoline mixed combustion on spark
ignition engine, SAE paper no. 01-3379 (2006).
US-DOE, 2002, National Hydrogen Energy Roadmap, National Hydrogen Energy Roadmap
Workshop, Washington DC.
http://arikfebri.wordpress.com/2011/03/04/hidrogen/
http://bangkitindriyanasuyono.blogspot.com/2012/01/polymer-electrolyte-membrane-fuelcell.html
http://budhisantoso97.blogdetik.com/tag/sifat-hidrogen/
http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_bahan_bakar
http://mahasiswanegarawan.wordpress.com/2007/08/18/sel-bahan-bakar-fuel-cellsebuah-energi-alternatif-berkelanjutan-dan-ramah-lingkungan/
http://rozaqsangbleu.blogspot.com/2011/05/stainless-steel.html
http://www.chem-istry.org/artikel_kimia/berita/direct_methanol_fuel_cell_dmfc_baterai_laptop_tanpa_charge
r/
http://www.kamase.org/?p=154
http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/fuelcells/fc_types.html
xxii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan kebutuhan energy di Indonesia merupakan masalah yang serius
dalam kehidupan manusia.Energy merupakan komponen penting bagi kelangsungan
hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung
terhadap ketersediaan energy.Kebutuhan energy nasional masih dipenuhi minyak
bumi sekitar 53% (Jamal, 2007). Cadangan minyak bumi di Indonesia diprediksi
tersisa sekitar 3,6 miliar barel. Cadangan tersebut diperkirakan akan habis dalam 12
tahun ke depan (viva.co.id, September 2013). Penyebab masalah tersebut
dikarenakan minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat
diperbaharui, sehingga untuk mendapatkan kembali memerlukan waktu ratusan juta
tahun lamanya.
Melonjaknya harga minyak bumi dunia (yang mencapai 145 USD per barel),
diikuti dengan meningkatnya harga bahan bakar fosil lain. Di sisi lain, isu lingkungan
global yang menuntut tingkat kualitas lingkungan yang lebih baik, mendorong
berbagai pakar energy untuk mengembangkan energi yang lebih ramah lingkungan
dan mendukung keamanan pasokan berkesinambungan. Para pakar energi di negaranegara maju seperti Amerika, Jepang dan Eropa sepakat bahwa hidrogen sangat
dimungkinkan menjadi alternatif bahan bakar masa depan. Litbang hidrogen terus
1
dikembangkan dengan sangat intensif untuk menyongsong era energi berbasis
hydrogen yang diramalkan akan tercapai pada dasawarsa 2050.
Litbang energi di negara-negara maju sepakat bahwa energi masa depan harus
mempunyai karakteristik sebagai berikut (Crosbie, L. M., 2003):
1.
Teknologi energi masa depan harus bersifat dapat dikembangkan, karena
kebutuhan energi akan terus meningkat
2.
Sumber energi masa depan harus ramah lingkungan
3.
Sistem distribusi yang efektif harus mampu diciptakan, sehingga energi benarbenar dapat terjangkau secara luas dan memperbaiki taraf hidup manusia
4.
Harus aman baik dari sisi produksi, transportasi, penyimpanan, maupun
penggunaannya
5.
Teknologi energi harus ekonomis.
6.
Sebagai energy carrier, hidrogen cukup menjanjikan dan memenuhi
karakteristik energi masa depan.
Konsumsi hidrogen dunia terus meningkat pesat, misalnya untuk industri pupuk
dan kilang minyak, saat ini permintaannya mencapai 50 juta ton per tahun, dengan
laju sekitar 4-10% per tahun dan diperkirakan akan meningkat terus dengan laju yang
lebih cepat. Pada kilang minyak, hydrogen dimanfaatkan untuk menghasilkan bahan
bakar transportasi dengan kadar hydrogen sekitar 15% sehingga diperoleh bahan
bakar transportasi (gasoline, jetfuel) yang ramah lingkungan. Hidrogen juga
merupakan kandidat bahan bakar transportasi yang paling menjanjikan di masa yang
akan datang. Berbagai ujicoba kendaraan fuel cell (yang bersumber dari hidrogen)
2
oleh industri-industri otomotif terkemuka dunia sejak lebih dari 50 tahun terakhir
mulai menunjukkan titik terang dalam pemanfaatan fuel cell berbasis hydrogen
sebagai bahan bakar kendaraan. Jika hasil ujicoba ini memberikan hasil yang positif
diperkirakan pada akhir dasawarsa ini akan menjadi awal era mobil fuel cell di dunia.
Pada saat itulah akan terjadi lonjakan permintaan hidrogen dalam jumlah sangat
besar. Sebagai contoh, studi di Amerika menunjukkan bahwa jika era mobil fuel cell
dimulai, Amerika sendiri membutuhkan sekitar 40 juta ton hidrogen per tahun untuk
menggerakkan sekitar 100 juta mesin-mesin mobil fuel cell (US-DOE, 2002).
Hydrogen adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan
nomor atom 1.Pada suhu dan tekanan standar, Hydrogen tidak berwarna, tidak
berbau, bersifat non logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang
sangat mudah terbakar.Hydrogen adalah unsur teringan di dunia. Kebanyakan
Hydrogen berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon
dan air. Salah satu cara untuk menghasilkan Hydrogen adalah melalui proses
elektrolisa dengan bantuan energi listrik. Gas hydrogen juga dikenal dengan nama gas
HHO (Brown Gas).
Salah satu bentuk inovasi untuk melakukan efisiensi energi pada kendaraan
adalah dengan menambahkan/menginjeksikan gas HHO (Brown gas) mesin
pembakaran dalam bersama dengan BBM. Gas HHO ini dihasilkan dari proses
elektrolisis air dengan penambahan katalis KOH atau NaOH. Penambahan gas HHO
pada mesin pembakaran dalam dapat meningkatkan kualitas pembakaran karena gas
ini memiliki nilai kalor dan oktan yang tinggi.
3
Bahan bakar yang diperkaya hidrogen mampu menurunkan emisi gas NOx dan
HC (R.F. Horng, 2008). Mesin dengan bahan bakar konvensional yang diinjeksi
hidrogen dapat menghilangkan knock dan backfiring. Efek penambahan hidrogen
pada mesin spark ignition (SI) dapat menaikkan efisiensi termal sebesar 14% dan
emisi NOx dapat berkurang hingga 95% (T. Suzuki, 2006). Optimasi kondisi
pembakaran pada mesin spark ignition dengan menambahkan hidrogen sebagai
suplemen bahan bakar mampu menaikkan efisiensi lebih dari 25% (J.A. Goldwitz,
2005). Dari penelitian sebelumnya telah dibandingkan injeksi hidrogen pada mesin
spark ignition dengan karburator dan mesin dengan sistem injeksi. Hasilnya adalah
mesin fuel injection dengan penambahan hidrogen mempunyai daya lebih besar dan
resiko backfiring lebih kecil (S. Verhelst, 2005).
Metode lain untuk menaikkan performa kendaraan adalah dengan injeksi air
kedalam saluran masuk suplai campuran bahan bakar-udara. Pada uji coba kendaraan
225 cc spark ignition diperoleh hasil penurunan emisi gas buang CO dan HC (LIPI,
2008). Pada mesin diesel, injeksi air dapat mengurangi emisi NOx hingga 82% dan
torsinya menjadi lebih besar (R. Lanzafame, 1999).Injeksi air pada mesin spark
ignition dapat menghilangkan detonasi dan mengurangi NOx lebih dari 50%, angka
oktan naik dan meningkatkan kerja mesin anatara 30% sampai 50 % (J. C. Christoper,
2008). Dengan sistem injeksi air dapat mendinginkan mesin karena panas laten air
yang tinggi. Eksperimen lebih lanjut berhasil meningkatkan daya mesin yang semula
2000 HP menjadi 3800 HP (D. Labonte).
Dari uraian diatas, peneliti mencoba merancang dan mengaplikasikan sebuah
Elektroliser guna menghasilkan gas HHO (Brown Gas) yang cukup untuk sepeda
4
motor. Oleh karena itu peneliti mengambil judul “Rancang Bangun Alat
Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat BBM Untuk Sepeda Motor”.
1.1 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana rancangan kinerja gas hidrogen agar dapat dipasang di sepeda
motor?
2. Bagaimana gas hidrogen agar efisien dibanding bahan bakar pada sepeda
motor?
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Menguji hidrogen yang telah dibuat agar dapat digunakan di sepeda motor
2. Melakukan analisa pada gas hidrogen yang lebih efisiensi dari bahan bakar
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Analisa hanya membahas tentang menentukan model dan jenis material untuk
elektroda pada elektroliser.
2. Analisa hanya dilakukan pada satu merk motor dan tidak berhubungan dengan
alat atau rancangan baru.
Manfaat yang dihasilkan pada alat yang di uji ini adalah agar lebih efisiensi
dan mengirit bahan bakar minyak bumi dengan menggunakan hidrogen.
5
1.4 Metode Penulisan
Dalam penyusunan tugas akhir ini,penulis mengumpulkan data dengan beberapa
cara,dan kemudian data-data tersebut digunakan sebagai landasan dalam penyusunan.
Metode tersebut antara lain:
1. Studi Kepustakaan
Pengambilan data untuk memperoleh bahan-bahan sebagai dasar serta
landasan penyusunan tugas akhir dengan mempelajari teori dari literature
serta internet yang ada dan yang terkait dengan pokok bahasan.
2. Observasi
Dengan melakukan pengamatan dan percobaan langsung mengenai masalah
elektrolisis air (H2O).
6
ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI
PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA
KHARISMA
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh:
IRWAN HARDYANTO
08510034
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI
PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA
KHARISMA
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
Irwan Hardyanto
08510034
Diterima dan Disetujui
pada tanggal 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing I
Dosen Pembimbing II
Murjito ST, M.T
Dra. RR Heni Hendaryanti, M.T.
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammdiyah Malang
Ir Daryono, MT.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANGFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama
No. ST. Pemb. TA
Judul
:Irwan Hardyanto
No. Induk
: 08510034
: E.2./419/FT/UMM/X/2012
ST. Keluar :
:Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat
BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma
Tgl.
Konsultasi
No
Kegiatan
1
Judul TA Konsultasi
BAB I
/
/’
Revisi Judul
2
ACC BAB I
/
/’
Lanjut BAB II
3
Konsultasi BAB II
/
/’
Tambah Referensi Dry Cell dan
Desain Alat
4
ACC BAB II
/
/’
Lanjut BAB III
5
Konsultasi BAB III
/
/’
Perbaiki Bahan dan Alat ,
Kinerja alat
6
ACC BAB III
/
/’
Lanjut BAB IV
7
Konsultasi BAB IV
/
/’
Pengolah Data Pengujian
8
ACC BAB IV
/
/’
Lanjut BAB V
Konsultasi& ACC
BAB V
Konsultasi Poster
dan Cover
/
/’
Ok
/
/’
Ok
9
10
UraianAsistensi
Dosen
Pembimbing I
Malang, 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing I
Murjito, ST, MT
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANGFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN
Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama
No. ST. Pemb. TA
Judul
:Irwan Hardyanto
No. Induk
: 08510034
: E.2./419/FT/UMM/X/2012
ST. Keluar :
:Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat
BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma
Tgl.
Konsultasi
No
Kegiatan
UraianAsistensi
1
Judul TA Konsultasi
BAB I
/
/’
Revisi Judul
2
ACC BAB I
/
/’
Lanjut BAB II
3
Konsultasi BAB II
/
/’
Tambah Referensi Dry Cell dan
Desain Alat
4
ACC BAB II
/
/’
Lanjut BAB III
5
Konsultasi BAB III
/
/’
Perbaiki Bahan dan Alat ,
Kinerja alat
6
ACC BAB III
/
/’
Lanjut BAB IV
7
Konsultasi BAB IV
/
/’
Pengolah Data Pengujian
8
ACC BAB IV
/
/’
Lanjut BAB V
Dosen
Pembimbing II
9
10
Konsultasi& ACC
BAB V
Konsultasi Poster
dan Cover
/
/’
Ok
/
/’
Ok
Malang, 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing II
Dra. RR Heni Hendaryanti, MT
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan di bawah :
Nama
: Irwan Hardyanto
Nim
: 08510034
Tempat / Tanggal Lahir
: Madiun, 31 Mei 1989
Fakultas / Jurusan
: Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan bahwa kerja ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “ANALISA ALAT
ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA
MOTOR HONDA KHARISMA” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagian
maupun keseluruhan kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar benarnya.Jika terbukti
melanggar,penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di Fakultas Teknik
Muhammadiyah Malang.
Malang, 2 Mei 2014
Hormat,
Irwan Hardyanto
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT. Yang senantiasa
mengurus, mengasihi serta menyayangi makhluk-Nya, sehingga skripsi ini dapat
diselesaikan pada bulan yang penuh rahmat, ramadhan 1433H.
Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa ringan
dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah
diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut disampaikan
kepada :
1. Ayahanda Suharno dan Ibunda Sunarmiatin, yang selalu memberikan bantuan
materiil maupun non materiil, mendo`akan, mengingatkan akan pesanpesannya yang tak akan terlupakan. Dan tak lupa untuk adikku tersayang
Husain yang selalu menyemangati
2. Bapak Sudarman, Ir. MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Daryono, Ir. MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Bapak Murjito, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini
dilakukan.
5. Ibu Dra.RR Heni Hendaryanti MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
7. Kawan-kawan sebimbingan, rekan-rekan laboran laboratorium di lingkungan
teknik mesin, LSO Otomotif, teman-teman seangkatan TM 2008 A dan B,
serta sahabat-sahabat margo utomo 5 yang selalu mendukung.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak ya.
Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab
itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk
pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat rahim-Nya
kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 2 Mei 2014
Irwan Hardyanto
DAFTAR ISI
COVER ........................................................................................................... i
POSTER ......................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii
BERITA ACARA ......................................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN .......................................................................... vi
ABSTRAK ................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................. ix
DAFTAR ISI ................................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xvi
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii
I.
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2.Rumusan Masalah ........................................................................ 5
1.3.Tujuan Penelitian ......................................................................... 5
1.4.Batasan Masalah........................................................................... 5
1.5.Metode Penulisan ......................................................................... 6
II.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Hidrogen ....................................................................................... 7
2.1.1. Pengertian Hidrogen......................................................... 7
2.1.2. Karakteristik Hidrogen ..................................................... 8
2.1.3. Sifat Kimia dan Fisika Hidrogen...................................... 8
2.1.4. Perbandingan Flammibility Hidrogen Dengan
Bahan Bakar Lain ................................................................ 10
2.1.5. Manfaat Hidrogen Terhadap Mesin Sepeda Motor ........ 12
2.2.Elektrolisis ................................................................................. 14
2.2.1. Pengertian Elektrolisis ................................................... 14
2.2.2. Elektrolisis Air ............................................................... 15
2.2.3. Cara Kerja Elektrolisis ................................................... 17
2.3.Elektroliser ................................................................................. 18
2.3.1. Komponen Elektroliser .................................................. 18
2.3.2. Sejarah Penemuan Elektroliser ...................................... 20
2.3.3. Katalisator ...................................................................... 22
2.4.Stainless Steel ............................................................................ 22
2.4.1. Pengertian Dan Sejarah Stainless Steel .......................... 22
2.4.2. Kandungan Unsur-Unsur Dalam Stainlees Steel ........... 23
2.4.3. Klasifikasi Dan Komposisi Kimia Stainless Steel ......... 24
2.4.4. Kegunaan Stainless Steel ............................................... 28
2.4.5. Siat Kimia Dan Fisika Stainless Steel ............................ 30
2.4.5.1.Sifat Kimia Stainless Steel ....................................... 30
2.4.5.2.Sifat Fisika Stainless Steel ....................................... 31
2.5.Fuel Cell ..................................................................................... 32
2.5.1. Pengertian Fuel Cell ....................................................... 32
2.5.2. Cara Kerja Fuel Cell....................................................... 34
2.5.3. Tipe Fuel Cell ................................................................. 35
2.5.3.1.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell................ 36
2.5.3.2.Direct Methanol Fuel Cell........................................ 39
2.5.3.3.Alkaline Fuel Cell .................................................... 41
2.5.3.4.Phosporic Acid Fuel Cell ......................................... 42
2.5.3.5.Molten Carbonate Fuel Cell ..................................... 44
2.5.3.6.Solid Oxide Fuel Cell ............................................... 46
III.
METODOLOGI
3.1.Alat dan Bahan ........................................................................... 48
3.1.1 Alat ...................................................................................... 48
3.1.2 Bahan ................................................................................... 49
3.2.Flow Chart .................................................................................. 50
3.3.Skema dan Metode Penelitian .................................................... 51
3.3.1 Pengujian Efisiensi .............................................................. 52
3.4.Jenis Penelitian ........................................................................... 54
3.5.Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 58
3.6.Sampel Penelitian ....................................................................... 58
3.7.Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 58
IV.
PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1.Data Hasil Riset.......................................................................... 56
4.2.Data Hasil Percobaan ................................................................. 57
4.2.1. Daya Listrik Berdasarkan Putaran Mesin Sepeda Motor ...
4.2.2. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 1500 rpm ................................................... 58
4.2.3. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 2000 rpm ................................................... 59
4.2.4. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 2500 rpm ................................................... 60
4.2.5. Table Selisih Motor ........................................................ 61
4.2.6. Grafik ............................................................................ 62
4.2.7. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 30 km/jam ............................................................ 63
4.2.8. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
57
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 40 km/jam ............................................................ 64
4.2.9. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 50 km/jam ............................................................ 65
4.2.10. Grafik Selisih Rata-rata Jarak Yang Ditempuh
Pada Kondisi Berjalan .................................................... 66
4.3.Pembahasan ................................................................................ 67
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan ................................................................................ 68
5.2.Saran ........................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
CURICULUM VITAE
CHECK LIST
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perbandingan rentang kemudahan terbakar beberapa jenis bahan bakar
(micr-ovett, 09/10/2006) ................................................................................................. 11
Gambar 2.2 Perbandingan tingkat resiko kebocoran tangki bahan bakar pada mobil
hydrogen dan mobil bensin (Catherine E, 17/02/2005) .................................................. 12
Gambar 2.3 Skema prinsip produksi hydrogen dengan elektrolisa................................. 17
Gambar 2.4 Skema alat Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell ................................ 37
Gambar 2.5 Skema alat Direct Methanol Fuel Cell ........................................................ 41
Gambar 2.6 Skema alat Alkaline Fuel Cell ..................................................................... 43
Gambar 2.7 Skema alat Phosporic Acid Fuel Cell .......................................................... 44
Gambar 2.8 Skema alat Molten Carbonate Fuel Cell ..................................................... 46
Gambar 2.9 Skema alat Solid Oxide Fuel Cell ............................................................... 48
Gambar 3.3 Skema Pemasangan Alat Elektroliser ......................................................... 54
Gambar 4.1 Data hasil riset ............................................................................................. 59
DAFTAR TABEL
Table 2.1
Sifat kimia hydrogen ................................................................... 9
Table 2.2
Sifat fisika hydrogen ................................................................. 10
Tabel 2.3
Komponen utama penyusun PEMFC ........................................ 39
Table 4.2.1 Daya listrik berdasarkan putaran mesin sepeda motor.............. 60
Table 4.2.2 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm.................................... 61
Table 4.2.3 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 2000 rpm.................................... 62
Table 4.2.4 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm.................................... 63
Table 4.2.5 Selisih motor ............................................................................. 64
Table 4.2.7 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 30km/jam ................................... 66
Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 40km/jam ................................... 67
Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 50km/jam ................................... 68
DAFTAR PUSTAKA
Catherine E. Gregoire Padro, Los Alamos National Laboratory, First Annual International
Hydrogen Energy Implementation Conference, Santa Fe, NM, February 17, 2005
Crosbie, L. M., 2003, Chapin, D., Hydrogen Production by Nuclear Heat, GENES4/ ANP2003,
Sep. 15-19, 2003 , Kyoto, JAPAN
D. Labonte, Water Injection for Gasoline Engines, Labonte MotorSports.
J. C. Christoper, J.B.D. Philip, Effect of diesel and water co-injection with real time control on
diesel engine performance and emissions,SAE Int. World congress, Detroid (2008).
J.A. Goldwitz, J.B. Heywood, Combustion optimization in a hydrogen-enhanced lean-burn SI
engine, SAE paper no. 01-0251 (2005).
Jamal.2007. Pembuatan Membran Fuel Cell Dari Limbah Plastik LDPE. Bandung: ITB-Press.
LIPI, Pengujian Water and Air Injection, Lab Motor Bakar LIPI (2008).
R. Lanzafame, Water injection effects in a single-cylinder CFR engine. SAE Int. Congress and
exposition Detroit, Micigan (1999).
R.F. Horng, Y.P. Chang, H.H. Huang, M.P. Lai, Driving characteristics of a motorcycle fuelled
with hydrogen-rich gas produced by an onboard plasma reformer, Int J Hydrogen Energy
(2008).
Revision O, Module 1: Hydrogen Properties, December 2001.
S. Verhelst, R. Sierens, Aspects concerning the optimisation of a hydrogen fueled engine. Int
J Hydrogen Energy; 26: 981–5 (2005).
T. Suzuki, Y. Sakurai, Effect of hydrogen rich gas and gasoline mixed combustion on spark
ignition engine, SAE paper no. 01-3379 (2006).
US-DOE, 2002, National Hydrogen Energy Roadmap, National Hydrogen Energy Roadmap
Workshop, Washington DC.
http://arikfebri.wordpress.com/2011/03/04/hidrogen/
http://bangkitindriyanasuyono.blogspot.com/2012/01/polymer-electrolyte-membrane-fuelcell.html
http://budhisantoso97.blogdetik.com/tag/sifat-hidrogen/
http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_bahan_bakar
http://mahasiswanegarawan.wordpress.com/2007/08/18/sel-bahan-bakar-fuel-cellsebuah-energi-alternatif-berkelanjutan-dan-ramah-lingkungan/
http://rozaqsangbleu.blogspot.com/2011/05/stainless-steel.html
http://www.chem-istry.org/artikel_kimia/berita/direct_methanol_fuel_cell_dmfc_baterai_laptop_tanpa_charge
r/
http://www.kamase.org/?p=154
http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/fuelcells/fc_types.html
xxii
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan kebutuhan energy di Indonesia merupakan masalah yang serius
dalam kehidupan manusia.Energy merupakan komponen penting bagi kelangsungan
hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung
terhadap ketersediaan energy.Kebutuhan energy nasional masih dipenuhi minyak
bumi sekitar 53% (Jamal, 2007). Cadangan minyak bumi di Indonesia diprediksi
tersisa sekitar 3,6 miliar barel. Cadangan tersebut diperkirakan akan habis dalam 12
tahun ke depan (viva.co.id, September 2013). Penyebab masalah tersebut
dikarenakan minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat
diperbaharui, sehingga untuk mendapatkan kembali memerlukan waktu ratusan juta
tahun lamanya.
Melonjaknya harga minyak bumi dunia (yang mencapai 145 USD per barel),
diikuti dengan meningkatnya harga bahan bakar fosil lain. Di sisi lain, isu lingkungan
global yang menuntut tingkat kualitas lingkungan yang lebih baik, mendorong
berbagai pakar energy untuk mengembangkan energi yang lebih ramah lingkungan
dan mendukung keamanan pasokan berkesinambungan. Para pakar energi di negaranegara maju seperti Amerika, Jepang dan Eropa sepakat bahwa hidrogen sangat
dimungkinkan menjadi alternatif bahan bakar masa depan. Litbang hidrogen terus
1
dikembangkan dengan sangat intensif untuk menyongsong era energi berbasis
hydrogen yang diramalkan akan tercapai pada dasawarsa 2050.
Litbang energi di negara-negara maju sepakat bahwa energi masa depan harus
mempunyai karakteristik sebagai berikut (Crosbie, L. M., 2003):
1.
Teknologi energi masa depan harus bersifat dapat dikembangkan, karena
kebutuhan energi akan terus meningkat
2.
Sumber energi masa depan harus ramah lingkungan
3.
Sistem distribusi yang efektif harus mampu diciptakan, sehingga energi benarbenar dapat terjangkau secara luas dan memperbaiki taraf hidup manusia
4.
Harus aman baik dari sisi produksi, transportasi, penyimpanan, maupun
penggunaannya
5.
Teknologi energi harus ekonomis.
6.
Sebagai energy carrier, hidrogen cukup menjanjikan dan memenuhi
karakteristik energi masa depan.
Konsumsi hidrogen dunia terus meningkat pesat, misalnya untuk industri pupuk
dan kilang minyak, saat ini permintaannya mencapai 50 juta ton per tahun, dengan
laju sekitar 4-10% per tahun dan diperkirakan akan meningkat terus dengan laju yang
lebih cepat. Pada kilang minyak, hydrogen dimanfaatkan untuk menghasilkan bahan
bakar transportasi dengan kadar hydrogen sekitar 15% sehingga diperoleh bahan
bakar transportasi (gasoline, jetfuel) yang ramah lingkungan. Hidrogen juga
merupakan kandidat bahan bakar transportasi yang paling menjanjikan di masa yang
akan datang. Berbagai ujicoba kendaraan fuel cell (yang bersumber dari hidrogen)
2
oleh industri-industri otomotif terkemuka dunia sejak lebih dari 50 tahun terakhir
mulai menunjukkan titik terang dalam pemanfaatan fuel cell berbasis hydrogen
sebagai bahan bakar kendaraan. Jika hasil ujicoba ini memberikan hasil yang positif
diperkirakan pada akhir dasawarsa ini akan menjadi awal era mobil fuel cell di dunia.
Pada saat itulah akan terjadi lonjakan permintaan hidrogen dalam jumlah sangat
besar. Sebagai contoh, studi di Amerika menunjukkan bahwa jika era mobil fuel cell
dimulai, Amerika sendiri membutuhkan sekitar 40 juta ton hidrogen per tahun untuk
menggerakkan sekitar 100 juta mesin-mesin mobil fuel cell (US-DOE, 2002).
Hydrogen adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol H dan
nomor atom 1.Pada suhu dan tekanan standar, Hydrogen tidak berwarna, tidak
berbau, bersifat non logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang
sangat mudah terbakar.Hydrogen adalah unsur teringan di dunia. Kebanyakan
Hydrogen berada dalam keadaan bersenyawa dengan unsur lain seperti hidrokarbon
dan air. Salah satu cara untuk menghasilkan Hydrogen adalah melalui proses
elektrolisa dengan bantuan energi listrik. Gas hydrogen juga dikenal dengan nama gas
HHO (Brown Gas).
Salah satu bentuk inovasi untuk melakukan efisiensi energi pada kendaraan
adalah dengan menambahkan/menginjeksikan gas HHO (Brown gas) mesin
pembakaran dalam bersama dengan BBM. Gas HHO ini dihasilkan dari proses
elektrolisis air dengan penambahan katalis KOH atau NaOH. Penambahan gas HHO
pada mesin pembakaran dalam dapat meningkatkan kualitas pembakaran karena gas
ini memiliki nilai kalor dan oktan yang tinggi.
3
Bahan bakar yang diperkaya hidrogen mampu menurunkan emisi gas NOx dan
HC (R.F. Horng, 2008). Mesin dengan bahan bakar konvensional yang diinjeksi
hidrogen dapat menghilangkan knock dan backfiring. Efek penambahan hidrogen
pada mesin spark ignition (SI) dapat menaikkan efisiensi termal sebesar 14% dan
emisi NOx dapat berkurang hingga 95% (T. Suzuki, 2006). Optimasi kondisi
pembakaran pada mesin spark ignition dengan menambahkan hidrogen sebagai
suplemen bahan bakar mampu menaikkan efisiensi lebih dari 25% (J.A. Goldwitz,
2005). Dari penelitian sebelumnya telah dibandingkan injeksi hidrogen pada mesin
spark ignition dengan karburator dan mesin dengan sistem injeksi. Hasilnya adalah
mesin fuel injection dengan penambahan hidrogen mempunyai daya lebih besar dan
resiko backfiring lebih kecil (S. Verhelst, 2005).
Metode lain untuk menaikkan performa kendaraan adalah dengan injeksi air
kedalam saluran masuk suplai campuran bahan bakar-udara. Pada uji coba kendaraan
225 cc spark ignition diperoleh hasil penurunan emisi gas buang CO dan HC (LIPI,
2008). Pada mesin diesel, injeksi air dapat mengurangi emisi NOx hingga 82% dan
torsinya menjadi lebih besar (R. Lanzafame, 1999).Injeksi air pada mesin spark
ignition dapat menghilangkan detonasi dan mengurangi NOx lebih dari 50%, angka
oktan naik dan meningkatkan kerja mesin anatara 30% sampai 50 % (J. C. Christoper,
2008). Dengan sistem injeksi air dapat mendinginkan mesin karena panas laten air
yang tinggi. Eksperimen lebih lanjut berhasil meningkatkan daya mesin yang semula
2000 HP menjadi 3800 HP (D. Labonte).
Dari uraian diatas, peneliti mencoba merancang dan mengaplikasikan sebuah
Elektroliser guna menghasilkan gas HHO (Brown Gas) yang cukup untuk sepeda
4
motor. Oleh karena itu peneliti mengambil judul “Rancang Bangun Alat
Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat BBM Untuk Sepeda Motor”.
1.1 Rumusan Masalah
Rumusan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana rancangan kinerja gas hidrogen agar dapat dipasang di sepeda
motor?
2. Bagaimana gas hidrogen agar efisien dibanding bahan bakar pada sepeda
motor?
1.2 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Menguji hidrogen yang telah dibuat agar dapat digunakan di sepeda motor
2. Melakukan analisa pada gas hidrogen yang lebih efisiensi dari bahan bakar
1.3 Batasan Masalah
Batasan masalah dalam penelitian ini adalah:
1. Analisa hanya membahas tentang menentukan model dan jenis material untuk
elektroda pada elektroliser.
2. Analisa hanya dilakukan pada satu merk motor dan tidak berhubungan dengan
alat atau rancangan baru.
Manfaat yang dihasilkan pada alat yang di uji ini adalah agar lebih efisiensi
dan mengirit bahan bakar minyak bumi dengan menggunakan hidrogen.
5
1.4 Metode Penulisan
Dalam penyusunan tugas akhir ini,penulis mengumpulkan data dengan beberapa
cara,dan kemudian data-data tersebut digunakan sebagai landasan dalam penyusunan.
Metode tersebut antara lain:
1. Studi Kepustakaan
Pengambilan data untuk memperoleh bahan-bahan sebagai dasar serta
landasan penyusunan tugas akhir dengan mempelajari teori dari literature
serta internet yang ada dan yang terkait dengan pokok bahasan.
2. Observasi
Dengan melakukan pengamatan dan percobaan langsung mengenai masalah
elektrolisis air (H2O).
6