ANALISIS TINGKAT PASIVASI KOROSI LOGAM ALUMINIUM DALAM MEMPRODUKSI GAS HIDROGEN PADA LARUTAN POTASIUM HIDROKSIDA

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Diploma IV

Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi

Politeknik Negeri Sriwijaya

OLEH :

Aulia Purqan

0613 4041 1506

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

PALEMBANG

2017 LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR ANALISIS TINGKAT PASIVASI KOROSI LOGAM ALUMINIUM DALAM MEMPRODUKSI GAS HIDROGEN PADA LARUTAN POTASIUM HIDROKSIDA OLEH:

AULIA PURQAN 0613 4041 1506 Palembang, Agustus 2017

Menyetujui, Pembimbing I, Pembimbing II, Ahmad Zikri.,S.T.,M.T Ir. Irawan Rusnadi, M.T.

NIDN. 0007088601 NIDN. 0002026710 Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Kimia Adi Syakdani, S.T., M.T.

NIP. 196904111992031001

MOTTO :

 Harus Berani Melapaui Batas Kemampuan Maksimal Diri, karena Sukses

tidaklah instan, melainkan terproses dari Usaha, Kerja Keras dan do’a

 Besifatlah seperti padi semakin berisi semakin merunduk

 Yakinlah Jalan Tuhan Tak Pernah Salah, Produk Tuhan Tak Pernah Gagal, dan Ketetapannya adalah yang Terbaik.

 Segala sesuatu yang bisa kau impikan dan bayangkan itu adalah nyata

 Jangan pernah menunggu waktu karena waktu tidak akan pernah

mempunyai waktu yang tepat untuk ditunggu Dengan mengucapkan rasa syukur kepada Allah SWT Kupersembahkan Tugas Akhir ini kepada:

 Tuhan Yang Maha Esa. 

Kedua orangtuaku yang telah memberikan kasih

sayang, perngorbanan, semangat dan kerja keras untuk kami anakmu.

 Kakakku Deni Setia Anggraini, Bambang Nofriadi

serta adik-adiku dan Bg Alvaro yang selalu memberikan dukungan serta doanya

 Semua keluarga besarku yang telah banyak

membantu dalam segala hal

 Kedua pembimbingku Ahmad Zikri.,S.T.,M.T dan

Ir. Irawan Rusnadi.,M.T. yang tanpa lelah dan sabar memberikan bimbingan dan nasihat sampai selesainya Tugas Akhir ini



Sahabat terbaik selama masa perkuliahan Imam

“Silit” Nuradha Pramubelta, Aryo “Kamput” Juliansyah Pr atama, M Ridho “BF Collector”

Fitriyanto, Indar “Tuling Kembar” Sanjaya, Gilang “BF Fans” Rinditya, Ismi “Mulut Lancip” Asyof, Rizky “Matot” Cek, Yudha “Buntut” Ganta, Iwon “Ceme” dan Abel “Tompul”.

 Teman-teman satu tim Daya, Yasin, Indah,

Yolanda, Mei, Nita, Vidia, Algan, Firdaus, Firman.

 Teman-teman seperjuangan “The Cobong’s” dan

Teknik Energi 2013

ABSTRAK

ANALISIS TINGKAT PASIVASI KOROSI ALUMINIUM DALAM

MEMPRODUKSI GAS HIDROGEN PADA LARUTAN POTASIUM

HIDROKSIDA

(Aulia Purqan, 2017, 80 halaman, 48 tabel, 18 gambar, 4 lampiran)

Hidrogen merupakan salah satu sumber energi alternatif yang berbahan baku air. Salah satu

cara mendapatkan hydrogen (H ) yaitu dengan metode elektrolisis dan korosi aluminium. Produksi

₂

hidrogen sangat dipengaruhi oleh konsentrasi katalis dan arus yang digunakan. Penelitian ini

menggunakan katalis Potasium Hidroksida, dengan menggunakan katalis proses terbentuknya

hidrogen akan lebih cepat. Air dan potassium hidroksida akan terdegradasi pada saat arus listrik

dialirkan sehingga terjadi pemecahan molekul hidrogen dan oksigen. Semakin tinggi konsentrasi

potassium hidroksida maka semakin tinggi pula flow aliran gas hidrogen yang dihasilkan.

Begitupun dengan aliran listrik semakin besar arus semakin besar pula flow aliran gas. Selain air

dan potassium hidroksida ada pula aluminium. Metode pengkorosian menggunakan aluminium

dapat menghemat penggunaan arus listrik. Dimana aluminium akan bereaksi dengan potassium

hidroksida dan akan terbentuk menjadi aluminat. Serta digunakan metode pasivasi untuk

mengatasi aluminat yang terkorosi akibat kontak dengan elektrolit dengan penambahan galium.

Penambahan gallium dilakukan dengan memvariasikan massa gallium 2,5 gr, 5 gr, dan 7,5 gr.

Maka, dari penelitian didapatkan tingkat pasivasi aluminium terhadap waktu pengkorosian sebesar

10 gr Al + 2,5 gr Ga yang menghasilkan flow gas hydrogen sebesar 162,58 ml/s. Oleh karena itu

keadaan reaktor aluminium corrosion and electrolysis harus dijaga baik agar pemecahan molekul

dan proses pasivasi berjalan baik dan dapat menghasilkan flow aliran gas hydrogen yang optimal.

Kata Kunci : Hidrogen, Korosi Aluminium, Elektolisis, Pasivasi.

ABSTRACT

ANALYSIS OF CORROSION ALUMINIUM PASSIVATION LEVEL IN

PRODUCING HYDROGEN GAS ON POTASSIUM HYDROXIDE

SOLUTION

(Aulia Purqan, 2017, 80 Page, 48 Table, 18 Figures, 4 Appendix)

Hydrogen is one alternative energy source made from water. How to get hydrogen (H2)

that is by electrolysis and aluminum corrosion method. Hydrogen production is influenced by the

concentration of catalyst and current used. These research used Potassium Hydroxide catalyst,

using a faster hydrogen-forming catalyst. Water and potassium hydroxide will be degrade at the

time of electric current flowed resulting in the breakdown of hydrogen and oxygen molecules. The

higher the concentration of potassium hydroxide the higher the flow of hydrogen gas produced.

Likewise with the flow of electricity the greater the greater the flow of hydrogen gas. In addition

to water and potassium hydroxide there is also aluminum. Aluminum corrosion methode can save

energy of electric current. Where aluminum will react with potassium hydroxide and will form into

aluminate. And used passivation method to prevention the corroded aluminates due to contact with

electrolytes with the addition of gallium. The addition of gallium used by varying the mass of

gallium 2.5 gr, 5 gr, and 7.5 gr. Thus, from the research obtained the level of aluminum

passivation of aluminum durability time as a raw material of 10 grams Al + 2.5 g Ga which

produces hydrogen gas flow of 162,58 ml/s. Therefore, the aluminum corrosion and electrolysis

reactor conditions must be maintained in order to solve the molecule and passivation process well

and can produce an optimum flow of hydrogen gas flow.

Keywords: Hydrogen, Aluminum Corrosion, Gallium, Electrolysis, Passivation.

Puji syukur penulis haturkan atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas segala Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan lapaoran Tugas Akhir yang berjudul

“ANALISIS TINGKAT

PASIVASI KOROSI LOGAM ALUMINIUM DALAM MEMPRODUKSI

GAS HIDROGEN PADA LARUTAN POTASIUM HIDROKSIDA

”

Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Prodi Sarjana Terapan Teknik Energi di Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi rancang bangun yang dilakukan pada bulan Maret-Juli 2017.

Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : 1.

Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.

2. Adi Syakdani, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.

3. Ahmad Zikri, S.T, M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya dan selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.

4. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.

5. Ir. Irawan Rusnadi, M.T., selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.

6. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Teknisi Laboratorium di Jurusan Teknik Kimia atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Kedua orang tua tercinta Ayahanda Arsadinas, S.Pd dan ibunda Yeniar serta Kakakku Deni Setia Anggraini, S.Pd dan Bambang Nofriadi, S.E dan adik- adikku serta Bg Alvaro dan keluargaku tercinta, yang telah memberikan do’a restu, motivasi, bantuan moril materil dan semangat serta dukungannya selalu dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. Terima kasih atas segala dukungannya, baik secara langsung maupun tak langsung.

8. Sahabat terbaik selama masa perkuliahan Imam “Silit” Nuradha Pramubelta, Aryo

“Kamput” Juliansyah Pratama, M Ridho “BF Collector” Fitriyanto, Indar “Tuling Kembar” Sanjaya, Gilang “BF Fans” Rinditya, Ismi “Mulut Lancip” Asyof, Rizky “Matot” Cek, Yudha “Buntut” Ganta, Iwon “Ceme” dan Abel “Tompul” .

9. Saudara Ari Setiawan, S.T (saudara beda orang tua) yang selalu memberi bantuan dan dukungan dalam bentuk moril dan materil dan selalu bisa membuat tertawa dalam penyelesaian Tugas Akhir ini.

10. Rekan-rekan satu kelompok Hidrogen: Aulia Purqan, Indah Nurcahyanti, Indah Yolanda, Muhammad Yasin, Achmad Algan, Meilani Khairlia P, Vidia Wati, Nita Saraswati, Firdaus, Firman Harris yang telah bersama menyelesaikan Tugas Akhir ini.

11. Teman-teman Teknik Energi Angkatan 2013 yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu, terima kasih atas masukan dan bantuannya yang telah diberikan selama ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Palembang, Juli 2017 Penulis

DAFTAR ISI

9 2.4 Elektrolisis Air .............................................................................

3.1 Pendekatan Desain Fungsional ...................................................... 20

18 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ...................................................

18 2.8.1 Efisiensi Reaktor ACE .........................................................

17 2.8 Menghitung Efisiensi .....................................................................

17 2.7.1 Hukum Gas Ideal .................................................................

16 2.7 Mengitung Jumlah Gas pada Proses Elektrolisis ............................

15 2.6 Elektroda ......................................................................................

12 2.5 Katalis Elektrolit ...........................................................................

2.2 Korosi Aluminium ....................................................................... 6 2.3 Pasivasi.........................................................................................

Halaman

5 2.1.2 Metode Produksi Hidrogen...................................................

2.1 Hidrogen ...................................................................................... 5 2.1.1 Karakteristik Gas Hidrogen ..................................................

1.4 Manfaat ....................................................................................... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................

1.3 Tujuan .......................................................................................... 3

1.2 Perumusan Masalah ..................................................................... 3

1.1 Latar Belakang Masalah ............................................................... 1

HALAMAN JUDUL .................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ...................................................................... ii

MOTTO .............................................................................................. iv

ABSTRAK .............................................................................................. v

ABSTRACT .............................................................................................. vi

KATA PENGANTAR ................................................................................... vii

DAFTAR ISI .............................................................................................. ix

DAFTAR TABEL ......................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xiii

BAB I. PENDAHULUAN ............................................................................

3.2 Pendekatan Desain Struktural ....................................................... 22

3.2.1 Diagram Alir Proses Reaktor Hidrogen .................................

22 3.2.2 Reaktor Hidrogen ..................................................................

22 3.2.3 Seperangkat Bubbler, Absrober dan Suction Vessel ...............

28 3.2.4 Hydrogen Storage .................................................................

30 3.2.5 Engine ...................................................................................

3.3 Pertimbangan Percobaan ............................................................... 32 3.3.1 Waktu ...................................................................................

32 3.3.2 Tempat..................................................................................

32 3.4 Alat Dan Bahan .............................................................................

33 3.4.1 Peralatan Reaktor ACE .........................................................

33 3.4.2 Peralatan Laboratorium .........................................................

34 3.4.3 Bahan-bahan pada unit Reaktor ACE ....................................

34 3.5 Perlakukan dan Rancangan Percobaan ...........................................

34 3.5.1 Pengamatan .................................................................. ..........

37 3.5.2 Prosedur Percobaan ..............................................................

37 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................

4.1 Hasil Penelitian ............................................................................. 40

4.2 Pembahasan ................................................................................... 41

4.2.1 Pengaruh Suplai Arus Listrik terhadap Produksi Gas Hidrogen .........................................................................

4.2.2 Pengaruh konsentrasi dan Korosi Aluminium Terhadap Flow Gas Hidrogen yang dihasilkan .......................

4.2.3 Pengaruh Suplai Arus dan Korosi Aluminium Terhadap Flow Gas Hidrogen yang dihasilkan .......................

4.2.4 Pengaruh Pasivasi Aluminium Terhadap Flow Gas Hidrogen yang dihasilkan................................................

4.2.5 Pengaruh Suplai Arus dan Pasivasi Aluminium Terhadap Flow Gas Hidrogen yang dihasilkan .......................

4.2.6 Pengaruh Variasi Penambahan Galium untuk Pasivasi aluminium Terhadap Flow Gas Hidrogen yang dihasilkan .......................

47 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................

5.1 Kesimpulan .................................................................................. 50

5.2 Saran ............................................................................................. 51 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman 1.

Voltase 12 volt ...........................................................................................62 19. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan

Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 12 Volt ............................................................................................67

29. Data Hasil Proses Korosi Aluminium ..........................................................66 30.

28. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 24 volt .............................................................................................66

22. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan Voltase 24 volt ............................................................................................64 23. Volume Hasil Elektrolisis sebelum dan sesudah ..........................................64 24. Data Hasil Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt (9,76 Ampere) ..........64 25. Data Hasil Proses Elektrolisis dengan voltase 24 volt ( 31,7 Ampere) .........65 26. Data Hasil Proses Korosi Aluminium ..........................................................65 27. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt .............................................................................................65

Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt .............................................................................................63

Voltase 24 volt ............................................................................................63 20. Data Hasil Proses Korosi Aluminium ..........................................................63 21.

Volume Hasil Elektrolisis sebelum dan sesudah ..........................................61 15. Data Hasil Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt ..................................61 16. Data Hasil Proses Elektrolisis dengan voltase 24 volt .................................62 17. Data Hasil Proses Korosi Aluminium ..........................................................62 18. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan

Sifat Fisik Gas Hidrogen .............................................................................5 2. Beberapa Proses Pembuatan Gas Hidrogen. ................................................6 3. Volume Gas yang dihasilkan secara Praktek................................................41 4. Hasil Proses Pasivasi terhadap lama waktu tahan Bahan Baku

13. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis 24 volt ..........61 14.

Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt .............................................................................................60

11. Data Hasil Proses Korosi Aluminium ..........................................................60 12.

10. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 24 volt .............................................................................................55

Data Hasil Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt ..................................54 7. Data Hasil Proses Elektrolisis dengan voltase 24 .........................................54 8. Data Hasil Proses Korosi Aluminium ..........................................................55 9. Data Hasil Proses Korosi Aluminium dan Proses Elektrolisis dengan voltase 12 volt .............................................................................................55

Aluminium ..................................................................................................41 5. Volume Hasil Elektrolisis sebelum dan sesudah ..........................................54 6.

31. Data Hasil Proses Korosi Aluminium + Galium .........................................67

32. Data Hasil Proses Korosi Aluminium + Galium dan Proses Elektrolisis 9,76 A .........................................................................................................67 33. Data Hasil Proses Korosi Aluminium + Galium dan Proses Elektrolisis

9,76 A .........................................................................................................68 34. Konsentrasi Katalis .....................................................................................69 35.

Tekanan Hidrogen dalam Suctin Vessel ......................................................72 36. Total Gas pada Arus 9,76 A dan Konsentrasi 0,8 .........................................73 37. Total Gas hasil elektrolisis dengan variasi arus secara praktik .....................76 38. Total Gas hasil elektrolisis dengan variasi arus secara praktik .....................76 39. Total Gas hasil korosi Al .............................................................................77 40. Total Gas hasil elektrolisis dan korosi Al dengan variasi arus secara praktik ..............................................................................................77

41. Total Gas hasil korosi Al + Ga ....................................................................77 42.

Total Hasil Korosi Al + Ga pada konsentrasi 0,8 M.....................................78 43. Total Gas hasil elektrolisis dan korosi Al + Ga dengan variasi arus

Aktual .........................................................................................................78 44. Hasil Proses Pasivasi terhadap lama waktu tahan Bahan Baku

Aluminium ..................................................................................................78 45. Tabel Neraca Massa ....................................................................................82 46.

Tabel Neraca Energi pada 9,76A .................................................................86 47. Tabel Neraca Energi pada 31,7A .................................................................89 48. Efisiensi Alat pada masing-masing Arus .....................................................90

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman 1.

Struktur Lapisan pasif pada permukaan logam ........................................... 9 2. Kurva antara potensial dan arus berbagai logam dalam larutan elektrolit .....10 3. Elektrolisis Air ............................................................................................12 4. Diagram Alir Produksi Hidrogen .................................................................22 5. Rancangan Gambar Teknik Reaktor Hidrogen ............................................24 6. Gambar Reaktor Secara Utuh ......................................................................25 7. Gambar Reaktor Perbagian..........................................................................26 8. Rancangan Elektroda didalam Reaktor ........................................................27 9. Rancangan Gambar Teknik Bubbler ............................................................29 10.

Rancangan Gambar Teknik Hydrogen Storage ............................................31 11. Mesin Otto 4 tak .........................................................................................32 12. Algoritma Penelitian ...................................................................................36 13. Grafik Konsentrasi dan Suplai Arus Listrik vs Flow Gas Hidrogen .............42 14. Grafik Konsentrasi vs Flow Gas Hidrogen .................................................43 15. Grafik Pengaruh Suplai Arus dan Korosi Aluminium vs Flow Gas

Hidrogen .....................................................................................................44 16.

Grafik Konsentrasi dan pasivasi vs Flow Gas Hidrogen ..............................45 17. Grafik Suplai Arus dan pasivasi vs Flow Gas Hidrogen ...............................46 18. Grafik Tingkat Pasivasi vs Flow Gas Hidrogen ...........................................48

ANALISIS TINGKAT PASIVASI KOROSI LOGAM ALUMINIUM DALAM MEMPRODUKSI GAS HIDROGEN PADA LARUTAN POTASIUM HIDROKSIDA