PENGARUH PENAMBAHAN KETEBALAN GASKET PADA
PROSES ELEKTROLISIS
DRY CELL
TERHADAP
PRODUKTIFITAS HIDROGEN DENGAN PENGATURAN
KUAT ARUS
DAN LARUTAN KOH
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
UMRI NAHDI SIREGAR
NIM : 090401041
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Manusia dihadapkan pada situasi menipisnya cadangan sumber energi fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil. Melihat kondisi tersebut teknologi fuel cell (sel bahan bakar) merupakan teknologi yang tepat untuk mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi fosil. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan ketebalan gasket terhadap produksi hidrogen pada dry celldan membuktikan mesin drycell sebagai alat untuk memproduksi hydrogen. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah elektrolisis kering (dry cell), yaitu mengubah ikatan air (H2O) untuk menghasilkan hidrogen murni dengan memvariasikan ketebalan gasket pada
drycell untuk memperoleh produktifitas hidrogen yang lebih tinggi dan usia mesin
drycell. Hasil penelitian diperoleh waktu produksi tertinggi didapatkan pada
pengujian tebal gasket 1,5 mm dengan konsentrasi KOH 4,66% serta kuat arus 26 Ampere yang mencapai 68 detik, laju produktifitas 4,9085 x 10-5kg/s dengan temperatur 44,42 OC dan waktu produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian KOH 4% dengan tebal gasket 6 mm dengan kuat arus 20A yang mencapai 132 detik dengan suhu 38,97 oC serta laju produktifitas 2,528 x 10-5 kg/s. Kesimpulan yang diperoleh bahwa waktu produksi dan laju aliran yang dihasilkan semakin menurun jika ketebalan gasket semakin bertambah dan suhu yang dihasilkan semakin menurun serta energi yang dibutuhkan semakin besar, begitu juga sebaliknya
ABSTRACK
Human beings are faced with a situation depleted reserve a source of fossil
energy and the increased environmental damage due to use fossil energy. Seeing
this condition fuel cell technology is proper to reduce dependence on fossil energy
sources. The aim of this research is to find out the influence of the addition of the
thickness of a gasket against the production of hydrogen at dry cell and prove
machine drycell as an instrument for producing hydrogen. Methods used in this
research is the electrolysis of dry (dry cells), change water (H2O) to produce
hydrogen pure with varying thickness gaskets on drycell to obtain higher
productivity hydrogen and the machine drycell. Research results obtained time
the production of highest obtained in testing thick gaskets 1.5 mm by
concentration of the KOH 4,66 % and a strong current 26 ampères which reaches
68 second, the rate productivity 4,9085 x 10-5 kg/s with temperature 44,42 OC and
time productivity minimum produced at testing KOH 4 % with thick gaskets 6 mm
and strong current of 20 ampere reaching 132 seconds with temperature 38,97
OC rate and productivity 2,528 x 10-5 kg./s. Conclusion obtained that time
production and rate flow resulting decreasing if thickness gaskets are increasing
and of temperature produced by the declining and energy required get bigger, so
is otherwise
Keywords: fuel cell, dry cells, hidrogyen, the thickness of a gasket, the
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kasih, 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 Tebal Gasket Pada Proses Elektrolisis DryCell
Terhadap Produktifitas Hidrogen Dengan Pengaturan Arus Dan Larutan
KOH”.
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. Kedua Orang Tua Saya M. Siregar dan A. Dalimunthe yang mendoakan dan
mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini
2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.
3. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc. dan Bapak Dr. Eng. Ir. Indra, MT sebagai dosen Pembanding saya yang membantu saya menyempurnakan tugas akhir ini.
4. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU. 5. Saudaraku yang tercinta, Abang saya Irfan Alam Siregar, adik saya Fahrijal
6. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2009 juga teman- teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis
7. Teman-teman Kepengurusan IMM FT- USU Periode 2012-2013 yang sama-sama berjuang melaksanakan proyek kerja di IMM FT USU yang memberikan motivasi dalam penyelesaian skripsi ini.
8. Rekan-rekan asisten stambuk 2009 di Laboratorium Mekanika Teknik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik , USU.
9. Teman-Teman Dekat saya, Abangda Irvan Aspidar, Abangda Zulfitri Sipahutar, Wahid Habib Sihaloho, Imam Syaifullah, M.Rizky Agustama, Rizki Nuddin Nst, Fajar Kesuma, Fahmi Anshari, Ilham Aulia, Rinaldi Simanjuntak, adik-adik Mahasiswa Teknik Mesin FT-USU yang mendorong, memotivasi dan mendoakan penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.
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, September 2014 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... iii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
DAFTAR NOTASI ... xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.3.1 Tujuan Umum ... 2
1.3.2 Tujuan Khusus ... 3
1.4 Manfaat Penelitian ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 3
1.6 Metedologi Penelitian ... 4
1.7 Sistematika Penulisan ... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Hidrogen ... 7
2.2 Ikatan Hidrogen ... 10
2.3 Hidrogen Sebagai Bahan Bakar ... 10
2.4 Proses Elektrolisis Air ... 12
2.4.1 Potensial Standar Reduksi ... 14
2.4.2 Energi Dalam Proses Elektrolisis ... 15
2.5 Jenis-Jenis Elektroliser ... 17
2.6 Gasket Pada Drycell ... 18
2.7 Metode Pemisahan Hidrogen dan Oksigen Dry Cell ... 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat ... 23
3.1.1 Waktu ... 23
3.1.2 Tempat... 23
3.2 Alat dan Bahan ... 24
3.3 Metode Pengumpulan data ... 26
3.4 Metode Pengolahan data ... 26
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian ... 26
3.6 Prosedur Pengujian Mesin Drycell ... 27
3.7 Konstruksi Alat Penelitian ... 30
BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA 4.1 Menghitung Konsentrasi Larutan KOH ... 31
4.2 Menghitung Besar Volume Hidrogen Dan Okigen ... 32
4.3 Menghitung Laju Produksi Gas Hidrogen ... 43
4.4 Menghitung Energi Yang Digunakan dan Energi Yang Terbuang ... 58
4.4.1 Besar Energi Yang Digunakan ... 58
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 65
5.2 Saran ... 66
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Diagram Alir Penelitian... 6
Gambar 2.1 Unsur Hidrogen ... 7
Gambar 2.2 Proses Elektrolisis Air ... 12
Gambar 2.3 Elektroliser Tipe Basah (Wet cell)... 17
Gambar 2.4 Elektroliser Tipe Kering (Dry cell) ... 18
Gambar 2.5 Gasket Yang Digunakan Pada Drycell ... 18
Gambar 2.6 Membrane Screen Nylon Monofilamen ... 19
Gambar 2.7 Bentuk gasket yang dipakai ... 19
Gambar 2.8 Membran yang Digunakan ... 20
Gambar 2.9 Aliran Oksigen dan Hidrogen... 20
Gambar 2.10 Skema Jenis Bahan Bakar ... 22
Gambar 3.1 Plat Stainless Steel... 25
Gambar 3.2 Gasket ... 25
Gambar 3.3 Plat Akrilik ... 25
Gambar 3.4 Membran screen nylon monofilamen ... 26
Gambar 3.5 Instalasi Penelitian ... 30
Gambar 4.1 Grafik Waktu Vs Kuat Arus pada konsentrasi KOH 4% ... 34
Gambar 4.2 Grafik Suhu Vs Kuat Arus Pada Konsentrasi KOH 4% ... 35
Gambar 4.3 Grafik Waktu Vs Kuat Arus pada konsentrasi KOH 4,33% .... 37
Gambar 4.4 Grafik Suhu Vs Kuat Arus Pada Konsentrasi KOH 4,33% ... 38
Gambar 4.5 Grafik Waktu Vs Kuat Arus pada konsentrasi KOH 4,66% .... 40
Gambar 4.6 Grafik Suhu Vs Kuat Arus Pada Konsentrasi KOH 4,66% ... 41
Gambar 4.7 Grafik Waktu Vs Tebal Gasket Pada Kuat Arus 20 A ... 42
Gambar 4.8 Grafik Suhu Vs Tebal Gasket Pada Kuat Arus 20 A ... 42
Gambar 4.9 Grafik Laju Produktifitas Hidrogen Vs Kuat Arus Pada Konsentrasi KOH 4% ... 47
Gambar 4.10 Grafik Laju Produktifitas Hidrogen Vs Kuat Arus Pada Konsentrasi KOH 4,33% ... 52
Gambar 4.12 Grafik Laju Produktifitas Hidrogen Vs Tebal Gasket
Pada Kuat Arus 20 A ... 57 Gambar 4.13 Grafik Energi yang digunakan Vs Kuat Arus
Pada KOH 4% ... 60 Gambar 4.14 Grafik Energi yang digunakan Vs Kuat Arus
Pada KOH 4,33% ... 62 Gambar 4.15 Grafik Energi yang digunakan Vs Kuat Arus
Pada KOH 4,66% ... 64 Gambar 4.15 Grafik Energi yang digunakan Vs Tebal Gasket
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Fisika Hidrogen... 8
Tabel 2.2 Perbandingan Nilai Kalor ... 10
Tabel 2.3 Karakteristik KOH ... 13
Tabel 2.4 Nilai Potensial Lebih Beberapa Zat... 15
Tabel 3.1 Lokasi dan Aktivitas Penelitian ... 23
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 1,5 mm Dengan Konsentrasi KOH 4% ... 32
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 3 mm Dengan Konsentrasi KOH 4% ... 33
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 4,5 mm Dengan Konsentrasi KOH 4% ... 33
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 6 mm Dengan Konsentrasi KOH 4% ... 34
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 1,5 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,33% ... 35
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 3 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,33% ... 36
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 4,5 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,33% ... 36
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 6 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,33% ... 37
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 1,5 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,66% ... 38
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 3 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,66% ... 39
Tabel 4.11 Hasil Pengujian Dengan Tebal Gasket 4,5 mm Dengan Konsentrasi KOH 4,66% ... 39
Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal Gasket 1,5 mm dan Konsentrasi KOH 4% ... 44 Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 3 mm dan Konsentrasi KOH 4% ... 45 Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 4,5 mm dan Konsentrasi KOH 4% ... 46 Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 6 mm dan Konsentrasi KOH 4% ... 47 Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 1,5 mm dan Konsentrasi KOH 4,33% ... 48 Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 3 mm dan Konsentrasi KOH 4,33% ... 49 Tabel 4.19 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 4,5 mm dan Konsentrasi KOH 4,33% ... 50 Tabel 4.20 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 6 mm dan Konsentrasi KOH 4,33% ... 51 Tabel 4.21 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 1,5 mm dan Konsentrasi KOH 4,66% ... 53 Tabel 4.22 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 3 mm dan Konsentrasi KOH 4,66% ... 54 Tabel 4.23 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 4,5 mm dan Konsentrasi KOH 4,66% ... 55 Tabel 4.24 Hasil Perhitungan Laju Produktifias Hidrogen Dengan Tebal
Gasket 6 mm dan Konsentrasi KOH 4,66% ... 56 Tabel 4.25 Hasil Perhitungan Energi Yang Digunakan, Energi
Yang Hilang Dan Persentase Energi Yang Terbuang
Dengan Konsentrasi KOH 4% ... 59 Tabel 4.26 Hasil Perhitungan Energi Yang Digunakan, Energi
Yang Hilang Dan Persentase Energi Yang Terbuang
Tabel 4.27 Hasil Perhitungan Energi Yang Digunakan, Energi Yang Hilang Dan Persentase Energi Yang Terbuang
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
ṁ 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
ABSTRAK
Manusia dihadapkan pada situasi menipisnya cadangan sumber energi fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil. Melihat kondisi tersebut teknologi fuel cell (sel bahan bakar) merupakan teknologi yang tepat untuk mengurangi ketergantungan terhadap sumber energi fosil. Tujuan dari penelitian ini untuk mengetahui pengaruh penambahan ketebalan gasket terhadap produksi hidrogen pada dry celldan membuktikan mesin drycell sebagai alat untuk memproduksi hydrogen. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah elektrolisis kering (dry cell), yaitu mengubah ikatan air (H2O) untuk menghasilkan hidrogen murni dengan memvariasikan ketebalan gasket pada
drycell untuk memperoleh produktifitas hidrogen yang lebih tinggi dan usia mesin
drycell. Hasil penelitian diperoleh waktu produksi tertinggi didapatkan pada
pengujian tebal gasket 1,5 mm dengan konsentrasi KOH 4,66% serta kuat arus 26 Ampere yang mencapai 68 detik, laju produktifitas 4,9085 x 10-5kg/s dengan temperatur 44,42 OC dan waktu produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian KOH 4% dengan tebal gasket 6 mm dengan kuat arus 20A yang mencapai 132 detik dengan suhu 38,97 oC serta laju produktifitas 2,528 x 10-5 kg/s. Kesimpulan yang diperoleh bahwa waktu produksi dan laju aliran yang dihasilkan semakin menurun jika ketebalan gasket semakin bertambah dan suhu yang dihasilkan semakin menurun serta energi yang dibutuhkan semakin besar, begitu juga sebaliknya
ABSTRACK
Human beings are faced with a situation depleted reserve a source of fossil
energy and the increased environmental damage due to use fossil energy. Seeing
this condition fuel cell technology is proper to reduce dependence on fossil energy
sources. The aim of this research is to find out the influence of the addition of the
thickness of a gasket against the production of hydrogen at dry cell and prove
machine drycell as an instrument for producing hydrogen. Methods used in this
research is the electrolysis of dry (dry cells), change water (H2O) to produce
hydrogen pure with varying thickness gaskets on drycell to obtain higher
productivity hydrogen and the machine drycell. Research results obtained time
the production of highest obtained in testing thick gaskets 1.5 mm by
concentration of the KOH 4,66 % and a strong current 26 ampères which reaches
68 second, the rate productivity 4,9085 x 10-5 kg/s with temperature 44,42 OC and
time productivity minimum produced at testing KOH 4 % with thick gaskets 6 mm
and strong current of 20 ampere reaching 132 seconds with temperature 38,97
OC rate and productivity 2,528 x 10-5 kg./s. Conclusion obtained that time
production and rate flow resulting decreasing if thickness gaskets are increasing
and of temperature produced by the declining and energy required get bigger, so
is otherwise
Keywords: fuel cell, dry cells, hidrogyen, the thickness of a gasket, the
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Energi menjadi komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung pada ketersediaan energi yang cukup. Dewasa ini dan beberapa tahun ke depan, manusia masih akan tergantung pada sumber energi fosil karena sumber energi fosil inilah yang mampu memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar. Sedangkan sumber energi alternatif/terbarukan belum dapat memenuhi kebutuhan energi manusia dalam skala besar karena fluktuasi potensi dan tingkat perekonomian yang belum bisa bersaing dengan energi konvensional.
Di lain pihak, manusia dihadapkan pada situasi menipisnya cadangan sumber energi fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil. Melihat kondisi tersebut maka saat ini sangat diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternatif/terbarukan.
Hasil penelitian tersebut diharapkan mampu mengatasi beberapa permasalahan yang berkaitan dengan penggunaan energi fosil. Salah satu bentuk energi terbarukan yang dewasa ini menjadi perhatian besar pada banyak negara, terutama di negara maju adalah hidrogen. Hidrogen diproyeksikan oleh banyak negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien. Dimana suplai energi yang dihasilkan sangat bersih karena hanya menghasilkan uap air sebagai emisi selama berlangsungnya proses.
Daya hidrogen terutama dalan bentuk sel bahan bakar hidrogen (hydrogen
fuel cell) menjanjikan penggunaan bahan bakar yang tidak terbatas dan tidak
1.2 Rumusan Masalah
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air,
genes : membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol
H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan didunia.
Untuk saat ini pengembangan produksi hidrogen sangat gencar dilakukan diseluruh lapisan dunia, namun dalam pelaksanaannya banyak terhambat untuk menghasilkan hidrogen murni yang mudah dan efisien. Dalam hal menghasilkan hidrogen dengan berbahan baku air (H2O) masih menggunakan sistem elektrolisis sebagai pemisah hidrogen dan oksigen. Sehingga kajian yang dilakukan pada pengujian ini memiliki rumusan masalah yaitu:
1. Bagaimana desain konstruksi mesin dry cell (alat untuk memproduksi hidrogen).
2. Bagaimana cara menerapkan kontrol arus dan larutan KOH pada drycell untuk menjaga kestabilan proses.
3. Bagaimana pengaruh penambahan gasket pada drycell terhadap produktifitas hidrogen, baik itu laju produktifitas maupun energi yang digunakan dalam proses elektrolisis.
1.3. Tujuan Penelitian
Penelitian ketebalan gasket terhadap produktifitas volume hidrogen mempunyai dua tujuan, yaitu tujuan umum dan tujuan khusus.
1.3.1. Tujuan Umum
1.3.2. Tujuan Khusus
Tujuan khusus dari pelaksanaan dan penulisan laporan tugas akhir ini adalah untuk:
1. Membuat dan membuktikan mesin Drycell sebagai alat untuk memproduksi hidrogen.
2. Menerapkan kontrol kuat arus dan konsentrasi larutan KOH untuk menjaga kestabilan proses.
3. Mengetahui pengaruh penambahan ketebalan gasket terhadap produksi hidrogen pada dry cell.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini antara lain:
1. Untuk menambah ilmu pengetahuan mengenai produksi hidrogen dan bahan tambahan untuk pengetahuan sel bahan bakar.
2. Untuk menjadi referensi untuk pengembangan dan aplikasi produksi hidrogen dengan menggunakan gasket.
1.5. Batasan Masalah
Dalam penulisan laporan tugas akhir ini ada beberapa batasan masalah yang diberikan agar penelitian ini lebih terarah, yaitu:
1. Dry cell yang digunakan dengan 11 cell dan 3 stack, yaitu terdiri dari 2
plat negatif, 1 plat positif, dan 8 plat netral.
2. Gasket yang digunakan adalah jenis rubber dengan ketebalan gasket dimulai dari 1,5 mm, 3 mm, 4,5 mm dan 6 mm.
3. Sumber hidrogen adalah air murni dengan penambahan konsentrasi larutan KOH 4%, 4,33% dan 4,66%.
4. Kuat arus yang digunakan adalah 20A, 22A 24A dan 26A dengan voltase 50 volt.
I.6. Metodologi Penelitian
Metodologi Penelitian dalam skripsi ini adalah sebagai berikut: 1. Rancang bangun
Penulis terlebih dahulu merancang bangun untuk pembuatan dry cell untuk pemisahan dan menghasilkan Hidrogen murni maksimum.
2. Pengujian
Penulis melakukan pengujian dengan penambahan tebal gasket pada
Drycell terhadap volume hidrogen yang dihasilkan dengan menggunakan
KOH dan variasi kuat arus untuk memperoleh data yang akan diolah. 3. Studi Pustaka
Penulis mencari studi pustaka dengan membaca dan mempelajari buku-buku literatur untuk dapat mengetahui dasar teori yang berhubungan dengan permasalahan yang dibahas.
I.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan tugas akhir ini terdiri dari bab I Pendahuluan, dalam bab ini dijelaskan mengenai pendahuluan tentang studi kasus dan pemecahan masalah yang berisi antara lain : latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan. Kemudian dilanjutkan bab II Tinjauan pustaka, dalam bab ini berisi tentang dasar teori dari topik yang dikaji dan digunakan sebagai landasan dalam memecahkan masalah dan menganalisis permasalahan tersebut meliputi penjelasan mengenai pengaruh penambahan tebal gasket pada dry cell terhadap volume hidrogen yang dihasilkan.
Mulai
Penentuan tujuan
Studi literatur, buku referensi,
Jurnal dll
Pengumpulan data, Bentuk Geometri, Dimensi, dan
Material Dry Cell
Konstruksi Dry Cell
Hasil
Kesimpulan
Selesai
Gambar 1.1. Diagram Alir Penelitian Uji Variasi
Penambahan ketebalan gasket
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Hidrogen
Hidrogen (bahasa Latin: hydrogenium, dari bahasa Yunani: hydro: air,
genes : membentuk) adalah unsur kimia pada tabel periodik yang memiliki simbol
H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat non-logam, bervalensi tunggal, dan merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan didunia [7].
Hidrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Senyawa hidrogen relatif langka dan jarang dijumpai secara alami dibumi, dan biasanya dihasilkan secara industri dari berbagai senyawa hidrokarbon seperti metana. Hidrogen juga dapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara komersial lebih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam.
Gambar 2.1. Unsur Hidrogen [14]
Sumber: http//:www.nasrulbintang.wordpress.com
Isotop hidrogen yang paling banyak dijumpai di alam adalah protium,
basa yang mana banyak rekasi ini melibatkan pertukaran proton antar molekul terlarut. Oleh karena hidrogen merupakan satu-satunya atom netral yang persamaan Schrödingernya dapat diselesaikan secara analitik, kajian pada energetika dan ikatan atom hidrogen memainkan peran yang sangat penting dalam perkembangan mekanika kuantum.
Hidrogen merupakan unsur yang terdapat dialam yang kelimpahan terbesar, tetapi hanya sedikit tertinggal dibumi. Dari analisis spectrum sinar yang dipancarkan oleh bintang, disimpulkan bahwa bintang terutama terdiri dari hidrogen. Hidrogen sangat reaktif sehingga di bumi hidrogen terdapat sebagai senyawa air mengandung hidrogen sebanyak 11,1%, hidrokarbon misalnya gas alam 25%, minyak bumi 14% dan karbohidrat, misalnya pati 6%. Ada beberapa sifat fisika hidrogen antara lain:
Tabel 2.1. Sifat Fisika Hidrogen
Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:
2 H2(g) + O2(g)→ 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)
Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur
Sifat Fisika Satuan
Lambang H
Nomor atom 1
Konfigurasi elektron 1s1 Massa atom relatif 1,008 Energi ionisasi/Kj mol-1 1310 Kerapatan/g cm-3 0,00009
Titik didih/K 20
560 °C. Lidah api hasil pembakaran hidrogen-oksigen murni memancarkan gelombang ultraviolet dan hampir tidak terlihat dengan mata telanjang. Oleh karena itu, sangatlah sulit mendeteksi terjadinya kebocoran hidrogen secara visual. Kasus meledaknya pesawat Hindenburg adalah salah satu contoh terkenal dari pembakaran hidrogen. Karakteristik lainnya dari api hidrogen adalah nyala api cenderung menghilang dengan cepat di udara, sehingga kerusakan akibat ledakan hidrogen lebih ringan dari ledakan hidrokarbon. Dalam kasus kecelakaan Hidenburg, dua pertiga dari penumpang pesawat selamat dan kebanyakan kasus meninggal disebabkan oleh terbakarnya bahan bakar diesel yang bocor.
H2 bereaksi secara langsung dengan unsur-unsur oksidator lainnya. Ia bereaksi dengan spontan dan hebat pada suhu kamar dengan klorin dan fluorin, menghasilkan hidrogen halida berupa hidrogen klorida dan hidrogen fluorida. Hidrogen adalah unsur yang paling melimpah di alam semesta ini dengan persentase 75% dari barion berdasarkan massa dan lebih dari 90% berdasarkan jumlah atom. Unsur ini ditemukan dalam kelimpahan yang besar di bintang-bintang dan planet – planet gas raksasa. Awan molekul dari H2 diasosiasikan dengan pembentukan bintang. Hidrogen memainkan peran penting dalam pemberian energi bintang melalui reaksi proton-proton dan fusi nuklir daur CNO.
2.2. Ikatan Hidrogen [1]
Dalam beberapa senyawa hidrogen, tom hidrogen menjembatani dua atom yang keelektronegatifannya besar, ini akan membentuk ikatan yang disebut ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen terjadi antara atom yang kecil dan sangat elektronegatif seperti flour, oksigen, dan nitrogen. Senyawa HF, H2O, dan NH3 mempunyai ikatan hidrogen baik dalam keadaan padat maupun cairan. Karena ikatan ini dalam keadaan gas pun terjadi polimer HF. Oleh karena itu pada proses pelelehan dan penguapan sejumlah ikatan hidrogen perlu diputuskan. Senyawa ini mempunyai titik didih yang tinggi. Oleh karena itu urutan titik didih sebagai berikut
H2O > H2S > H2Se > H2Te HF > HCI < HBr < HI NH3 > PH3 < AsH3 < SbH3 CH4 < SiH4 < GeH4 <SnH4 Ne < Ar < Kr < Xe
Meskipun ikatan hidrogen relatif lemah (̴ 20kJ) dibandingkan dengan ikatan kimia lainnya, ikatan hidrogen ini sangat penting dalam sistem kehidupan misalnya dalam protein yang terdapat ikatan hidrogen sama gugus –CO dan gugus
–NH (Achmad.1992:12-23).
2.3 Hidrogen Sebagai Bahan Bakar
Pembakaran hidrogen dapat menghasilkan kalor sebanyak 286 kJ per mol hidrogen [9]. Pada tabel dibawah ini dapat dibandingkan kalor yang dihasilkan
oleh hidrogen dengan kalor yang dihasilkan oleh bahan bakar lain. Tabel 2.2. Perbandingan Kalor.
Bahan Bakar Kalor Yang dihasilkan (KJ) Per gram Per mol Per liter
Gas Hidrogen 143 286 12
Hidrogen Cair 142 285 9970
Gas Metan 55 882 36
Hidrogen dapat digunakan sebagai bahan bakar karena ada beberapa sebab antara lain:
a. Dapat terbakar dalam oksigen membentuk air dan menghasilkan energi. b. Bersama oksigen dapat digunakan dalam sel bahan bakar menghasilkan
energi listrik.
Keuntungan yang diperoleh jika hidrogen digunakan sebagai bahan bakar antara lain:
a. Suatu cuplikan hidrogen jika dibakar akan menghasilkan energi sebanyak kira-kira tiga kali energi yang dihasilkan bansin dengan berat yang sama. b. Dalam mesin kendaraan bermotor hidrogen akan terbakar lebih efisien jika
dibandingkan dengan bahan bakar lain.
c. Pembakaran hidrogen kurang menghasilkan polusi. Polutan yang terjadi hanya oksida nitrogen yang terjadi jika suhu pembakaran tinggi.
d. Mesin yang menggunakan hidrogen mudah diubah agar dapat menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar.
Untuk menjadikan hidrogen sebagai bahan bakar berikut beberapa cara untuk menghasilkan hidrogen antara lain:
a. Mengalirkan uap air melalui karbon panas C(s) + H2O → CO(g) + H2(g) H2 yang dihasilkan dengan cara ini tidak murni sebab sukar memisahkan CO. Campuran H2 dan CO disebut gas air. Gas air termasuk bahan bakar penting dan mempunyai kalor pembakaran besar.
b. Mengalirkan uap air melalui besi panas. 3Fe(s) + 4H2O → Fe3O4 + 4H2 (g). c. Pada kilang minyak bumi, hidrogen merupakan hasil samping dari
cracking hidrokarbon. Gas hidrokarbon dialirkan melalui katalis panas dan terurai menjadi hidrogen dan hidrokarbon lain. Hidrokarbon yang lebih ringan seperti metana, dipanaskan dengan suhu 750 oC dan tekanan 10 atm. CH4(g) + H2O(g)→ CO(g) + 3H2(g).
e. Hidrogen yang sangat murni (99,9%), tetapi mahal, diperoleh dengan cara elektrolisis air. 2H2O → 2H2(g) + O2(g). Jumlah hidrogen yang cukup banyak diperoleh dari hasil samping industri klor-alkali, dimana CI2 dan NaOH dari elektrolisis larutan NaCI.
2.4 Proses Elektrolisis Air [6]
Elektrolisis adalah suatu proses pemecahan senyawa kimia tertentu menjadi suatu molekul baru dengan bantuan arus listrik dan dua elektroda. Dimana arus listrik tersebut dialirkan pada elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda), apabila diterapkan pada air maka senyawa kimia H2O akan terpecah menjadi gas hidrogen (H2) serta gas Oksigen (O2). Agar suatu proses elektrolisa bekerja dengan cepat maka diperlukan zat lain yang disebut dengan katalis. Proses elektrolisis air dapat terjadi beberapa reaksi antara ain asam, basa maupun setengah reaksi asam ataupun basa.
Gambar 2.2. Proses Elektrolisis Air[13]
Sumber: http//:www.chevinoorcholis.blogspot.com.
Reaksi reduksi di anoda (+) : 2H2O (l)→ O2(g) + 4H+(g) + 4e -Reaksi reduksi di katoda (-) : 2H+ + 2e-→ H2(g)
Reaksi keseluruhan : 2H2O(l)→ 2H2(g) + O2(g)
Jika elektrolit yang digunakan adalah larutan basa seperti KOH, NaOH (basa dari golongan periode IA, alkali tanah) maka akan terjadi reaksi basa. Pada reaksi basa, reaksi reduksi terjadi di katoda dimana molekul air mengikat elektron (e-) sehingga terpecah menjadi gas hidrogen (H2(g)) dan anion OH-. Anion tersebut kemudian tertarik ke sisi anoda dan terpecah menjadi gas oksigen dan molekul H2O(l), sebagaimana dapat dilihat pada persamaan reaksi kimia berikut:
Reaksi reduksi di katoda (-) : 2H2O (l) + 2e-→ H2(g) + 2OH-(aq) Reaksi oksidasi di anoda (+) : 4OH-(aq)→ O2(g) + 2H2O(l) + 4e -Reaksi keseluruhan : 2H2O(l)→ 2H2(g) + O2(g).
Tabel 2.3. Karakteristik Kalium Hidroksida (KOH)
No Karakteristik Satuan Nilai
1. Berat Molekul Gr/mol 56,1
2. Titik Lebur oC 360
3. Titik Didih oC 1320
4. Densitas Gr/cm3 2,04
5. Sangat korosif
Dalam proses elekrolisis air ada beberapa bagian yang peranannya sangat penting dalam proses elektrolisa tersebut, antara lain:
1. Elektroda
memasuki sel elektrolisa dan reduksi terjadi. Elektroda yang digunakan dalam elektrolisis harus mempunyai konduktifitas listrik dan ketahanan korosi yang baik, sehingga dalam pengujian ini dipilih elektroda berbahan stainless steel. 2. Katalis [4]
Katalis merupakan suatu senyawa yang dibutuhkan dalam mempercepat proses elektrolisa. Katalis berfungsi sebagai percepat reaksi elektrolisis, senyawa yang digunakan sebagai katalis tidak ikut bereaksi dan tidak menghasilkan produk. Katalis dapat menurunkan energi aktivasi sehingga mampu meningkatkan laju reaksi. Energi aktivasi adalah energi minimum yang dibutuhkan sehingga partikel dapat bertumbukan dan menghasilkan reaksi. Katalis yang digunakan dalam pengujian ini adalah KOH (Kalium Hidroksida). Proses oksidasi dan reduksi sebagai reaksi pelepasan dan penangkapan oleh suatu zat. Oksidasi adalah proses pelepasan elektron dari suatu zat sedangkan reduksi adalah proses penangkapan elektron oleh suatu zat. Bentuk teroksidasi sering ditandai
dengan “ox” dan bentuk tereduksi ditandai dengan “red”. Kesetimbangan
reaksinya ditulis sebagai berikut:
ox + ne = red (proses reduksi) ; red = ox + ne (proses oksidasi)
Disini ‘ne’ adalah jumlah elektron yang dilepaskan atau diterima (Rivai, 1995).
2.4.1. Potensial Standar Reduksi
Anoda : 2H2O → 4H+ +O2(g) + 4e -Katoda : 2H+ + 2e- → H2(g)
Agar terjadi elektrolisis diperlukan potensial minimum karena:
1. Adanya beda potensial antara elektroda menyebabkan ion-ion dalam sistem bergerak ke elektroda. Hidrogen dan oksigen yang mula-mula terbentuk menutupi permukaan elektroda dan reaksi sebaliknya terjadi. Perhatikan reaksi setengah sel berikut.
4H+ + O2 + 4e- → 2H2O E0 = -1,23 V 2H+ + 2e- → H2 E0 = 0,00 V
Beda potensial harus sekurang-kurangnya mengimbangi DGL balik yang disebabkan oleh penyerapan hasil elektrolisis pada permukaan elektroda. Potensial-urai teoritis adalah 1,23 V.
2. Diperlukan potensial tambahan untuk discas ion pada elektrolisis yang disebut petensial lebih (over potensial). Potensial lebih merupakan ukuran energi pengaktifan bagi reaksi elektroda. Reaksi pada elektroda yang menghasilkan gas memerlukan potensial yang besar.
Tabel 2.4. Potensial Lebih Beberapa Zat
Gas yang timbul Permukaan elektroda Potensial lebih (Volt)
Hidrogen Platina 0,03
Oksigen Platina 0,44
Hidrogen Perak 0,15
Oksigen Perak 0,45
Hidrogen Raksa 0,78
Oksigen Grafit 0,37
Klor Platiana 0,70
2.4.2. Energi Dalam Proses Elektrolisis
Sel elektrolisis merupakan sel elektrokimia yang bereaksi secara tidak spontan (Eo sel (-) atau ΔG > 0), karena energi listrik disuplai dari sumber luar dan
dialirkan melalui sebuah sel [3]. Elektrolisis juga sebagai peristiwa penguraian zat
perubahan-perubahan kimia. Perubahan kimia yang terjadi selama elektrolisis dapat dilihat sekitar elektroda. Elektroda merupakan sistem dua fase yang terdiri dari sebuah penghantar elektrolit (misalnya logam) dan sebuah penghantar ionik (larutan) (Rivai,1995). Elektroda positif (+) disebut anoda sedangkan elektroda negatif (-) adalah katoda (Svehla,1985). Reaksi kimia yang terjadi pada elektroda selama terjadinya konduksi listrik disebut elektrolisis dan alat yang digunakan untuk reaksi ini disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis memerlukan energi untuk memompa elektron [2].
Untuk mengetahui besar energi yang digunakan dalam proses elektrolisis adalah perkalian antara voltase, kuat arus dan waktu elektrolisis. Besarnya jumlah energi yang digunakan pada proses elektrolisa dihitung menggunakan persamaan 2.1 dan jumlah energi yang terbuang menggunakan persamaan 2.3, serta untuk mencari persentase energi yang hilang gunakan persamaan 2.4.
E = V x I x t. ... (2.1)
ΔT = Tf -TS . ... (2.2) HLost= ΔT -Vf . ... (2.3) %Lost = ���
� x 100%. ... (2.4) Dimana :
E = Energi yang digunakan dalam mesin drycell (Watt-hours). V = Tegangan yang digunakan mesin drycell (Volt).
I = Kuat arus yang digunakan mesin drycell (Ampere). t = Waktu yang dibutuhkan untuk proses elektrolisis (hours).
ΔT = Perubahan Temperatur (C). Tf = Tempertur Akhir (C). TS = Temperatur Awal (C). Vf = Volume air (cm3).
HLost = Energi Terbuang (kalori).
2.5. Jenis - Jenis Elektroliser [8]
Pada proses elektrolisa membutuhkan alat yang disebut dengan elektroliser, elektrolises merupakan suatu alat yang dapat menghasilkan hidrogen dengan cara mengelektrolisi air. Ada beberapa jenis elektroliser yang sering digunakan, yaitu:
1. Elektroliser Tipe Basah (Wet Cell)
Elektroliser tipe basah (wet cell) merupakan alat yang dibuat dengan sistem luasan elektroda tercelup semua dengan larutan elektrolit di dalam suatu bejana. Hal tersebut membuat elektroliser tipe basah (wet cell) membutuhkan larutan elektrolit yang cukup banyak. Tipe basah (wet cell) ini mempunyai resiko cukup tinggi karena sewaktu-waktu bisa meledak akibat tekanan hidrogen yang di bejana terlalu tinggi.
Gambar 2.3. Elektroliser Tipe Basah (wet cell)[12]
Sumber: http//:www.gas-hho.blogspot.com
2. Elektroliser Tipe Kering (Drycell)
Gambar 2.4. Elektroliser Tipe Kering (dry cell)
Sumber: http//:www.gas-hho.blogspot.com
2.6. Gasket Pada Dry Cell
Gasket atau bahasa awamnya “paking” merupakan bagian penting dalam konstruksi drycell, tanpa ada gasket proses elektrolisis tidak akan terjadi dan akan terjadinya korsleting pada elektroda. Gasket merupakan suatu benda yang berfungsi sebagai isolator serta sebagai penyekat dan mengatur jarak antara elektroda untuk melakukan proses elektrolisis. Pengaruh gasket terhadap mesin
dry cell berdampak pada ketahanan mesin untuk melakukan proses elektrolisis.
Semakin tinggi gasket yang digunakan maka suhu untuk melakukan elektrolisis semakin menurun, namun berbanding terbalik dengan laju produksi dari hidrogen yang dielektrolisis, begitu juga sebaliknya.
Gambar 2.5. Gasket yang digunakan pada drycell
Pengujian elektrolisis yang dilakukan menggunakan gasket berbahan
rubber sebagai lapisan terluarnya.Gasket mempunyai konstruksi didalamnya yang
masing-masing gas terlihat dengan jelas. Membran yang sering digunakan pada pengujian drycell ialah jenis screen nylon monofilamen. Mesh membrane pada screen nylon monofilamen mempunyai usia yang cukup panjang dan tahan dengan suhu yang cukup tinggi. Membran di dalam gasket mampu mempengaruhi temperatur keluaran dan mampu memperpanjang usia dari drycell.
Gambar 2.6. Membrane Screen Nylon Monofilamen
2.7. Metode Pemisahan Hidrogen dan Oksigen 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, lubang pada gasket yang menjadi inti pembagiannya. Gasket dibuat seperti gambar 2.7 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 [11].
Gambar 2.7. Bentuk Gasket Yang Dipakai
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.
Gambar 2.8. Membran Yang Digunakan
Kemudian plat, membran dan gasket akan disusun seperti gambar 2.9 dibawah, sehingga dapat dilihat aliran gas yang akan dihasilkan.
Gambar 2.9. Aliran Oksigen dan Hidrogen
2.8. Sel Bahan Bakar
Sel bahan bakar (fuel cell) adalah sistem dimana energi kimia yang disimpan dalam sistem diubah menjadi energi listrik secara langsung. Karena pada sistem-sistem ini perubahan energi tidak melewati energi panas, dan tidak dibatasi dengan efesiensi siklus mesin kalor balik eksternal [10].
Sel bahan bakar operasinya sangat mirip dengan baterai, perbedaannya terletak pada bahan bakarnya, dimana sel bahan bakar mempunyai bahan bakar yang terus menerus diisikan sementara baterai mempunyai bahan bakar dan energi kimia yang tetap. Sel bahan bakar mempunyai dua elektroda yang dipisahkan oleh larutan elektrolit. Pada sel bahan bakar, reaktan bahan bakar biasanya hidrogen atau karbon monoksida, diberikan ke salah satu elektroda yang berpori-pori dan oksigen atau udara dimasukkan ke dalam elektroda berpori lain. Elektroda sel bahan bakar harus memenuhi tiga hal. Elektroda harus berpori-pori sehingga bahan bakar dan elektrolit dapat menembusnya untuk mendapatkan kontak yang cukup. Ukuran pori-pori elektroda sangat penting, jika pori-pori terlalu besar, gas bahan bakar akan menggelembung dan hilang keluar. Jika terlalu kecil pori-pori elektroda akan terjadi kontak yang tidak cukup antara reaktan dan elektrolit sehingga kapasitas sel berkurang. Elektroda harus mengandung katalisator kimia untuk memecah ikatan bahan bakar menjadi atom sehingga dapat menjadi lebih reaktif.
Cara kerja sel bahan bakar kebalikan kerja sel elektrolisis. Sel elektrolisis memerlukan bahan baku air dan energi listrik dari luar sistem untuk memutuskan ikatan air menjadi hidrogen dan oksigen. Produk sel elektrolisis adalah hidrogen pada sisi katode. Sel bahan bakar bekerja dengan menggunakan gas hidrogen atau gas lain yang mudah teroksidasi sebagi bahan bakar yang dimasukkan di sisi anode. Selanjutnya bahan bakar diionisasi oleh anode menghasilkan ion H+dan elektron(e). Elektron kemudian dipisahkan dari ion positif menggunakan selaput pemisah (membran penukar kation) yang hanya permeabel terhadap ion positif menuju ke sisi katode, sedangkan elektron dilewatkan melalui rangkaian alat listrik dan akhirnya menuju ke sisi katode.
Gambar 2.10. Skema Jenis Bahan Bakar
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Waktu dan Tempat
3.1.1. Waktu
Waktu pelaksanaan pengujian ini sudah mulai dilaksanakan pada 16 Desember 2013 dan selesai pada 6 Juni 2014.
3.1.2 Tempat
Pengujian mengenai pengaruh penambahan tebal gasket pada drycell
terhadap volume hidrogen dilakasanakan dalam beberapa tahapan , yaitu seperti diuraikan pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1. Lokasi dan aktivitas penelitian
No. Aktifitas Lokasi Penelitian Keterangan
1. Persiapan alat dan bahan pembuatan drycell.
Laboratorium Mekanika Teknik,Dept. TeknikMesin, FT-USU.. 2. Pembuatan dry cell,
yaitu terdiri dari 2 plat negatif, 1 plat positif, dan 4 plat netral dengan dimensi plat 15 x 15 cm.
Laboratorium Mekanika Teknik,Dept. TeknikMesin, FT-USU.
3. Pembuatan gasket dengan ketebalan mulai
1,5 mm dengan variasi kuat arus dari 20 A, 22A,
24A, dan 26A, serta konsentrasi KOH (4%,
4,33%, dan 4,66%)
5. Uji pengaruh penambahan tebal gasket
3 mm dengan variasi kuat arus dari 20 A, 22A,
24A, dan 26A, serta konsentrasi KOH (4%,
4,33%, dan 4,66%)
Lantai 4, Magister Teknik Mesin, FT-USU. 4,5 mm dengan variasi kuat arus dari 20 A, 22A,
24A, dan 26A, serta konsentrasi KOH (4%,
4,33%, dan 4,66%)
Lantai 4, Magister Teknik Mesin, FT-USU. 6 mm dengan variasi kuat arus dari 20 A, 22A,
24A, dan 26A, serta konsentrasi KOH (4%,
4,33%, dan 4,66%)
Lantai 4, Magister Teknik Mesin, FT-USU.
8. Analisa data/olah data. Software Ms.
Excel.
3.2. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam pengujian penambahan tebal gasket pada drycell terhadap produktifitas hidrogen antara lain:
1. Alat
Beberapa alat yang digunakan pada pengujian ini antara lain, gerinda tangan, mesin bor, adaptor, gunting, tang pembolong, tang, multimeter,
stopwatch, dan Thermocouple Agilent, .
2. Bahan
a. Plat Stainless steel
Plat ini berfungsi sebagai pengantar arus dalam proses hidrolisis pada dry cell.
Gambar 3.1. Plat Stainless Steel
b. Gasket
Gasket berfungsi untuk mencegah terjadinya korsleting pada plat yang disusun rapi dan juga bersifat isolator dan sebagai ruang elektrolisis.
Gambar 3.2. Gasket
c. Plat Akrilik
Berfungsi sebagai end plate (Plat akhir) pada Dry Cell. Tujuannya agar reaksi yang terjadi bisa dilihat langsung.
d. 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 membran ini tidak menangkap ion. Ukuran Mesh Membrane yang digunakan yaitu 15 X 15 cm.
Gambar 3.4. Screen Nylon Monofilamen
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing – masing pengujian.
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan yang digunakan dalam pengujian.
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Pengamatan yang akan ditinjau dalam pengujian ini meliputi beberapa parameter antara lain:
1. Volume H2 yang dihasilkan. 2. Laju Produktifitas H2.
Sedangkan, tahapan pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin drycell dengan ketebalan gasket 1,5 mm dengan
konsentrasi larutan KOH 4%, 4,33% dan 4,66% dengan variasi kuat arus dari 20A, 22A, 24A, 26A.
2. Pengujian mesin drycell dengan ketebalan gasket 3 mm dengan konsentrasi larutan KOH 4%, 4,33% dan 4,66% dengan variasi kuat arus dari 20A, 22A, 24A, 26A.
3. Pengujian mesin drycell dengan ketebalan gasket 4,5 mm dengan konsentrasi larutan KOH 4%, 4,33% dan 4,66% dengan variasi kuat arus dari 20A, 22A, 24A, 26A.
4. Pengujian mesin drycell dengan ketebalan gasket 6 mm dengan konsentrasi larutan KOH 4%, 4,33% dan 4,66% dengan variasi kuat arus dari 20A, 22A, 24A, 26A.
3.6 Prosedur Pengujian Mesin Drycell
Prosedur pengujian mesin drycell dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut :
1. Pengujian I
a. Dioperasikan mesin dengan cara merakit susunan power supply ke mesin
drycell dengan menyambung tang jepit buaya ke kabel yang ada pada
mesin drycell tersebut.
b. Disiapkan gaket pada pengujian pertama yaitu tebal 1,5 mm, yang disusun diantara plat netral dan menggunakan 8 plat netral, kemudian kabel
termocouple agilent dihubungkan ke drycell untuk menghitung suhu pada
saat terjadinya reaksi.
c. Diatur kuat arus 20 A, kemudian dilanjutkan ke 22 A, 24 A, dan 26 A dan voltase 50 V
e. Disediakan tabung penampungan gas hidrogen dan tabung penampung oksigen dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell dan masing- masing penampung dihubungkan pada Flow meter.
f. Dicatat waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi hidrogen sebanyak 300 ml dengan memperhatikan flowmeter.
g. Dicatat suhu yang terjadi pada proses elektrolisis tersebut dengan melihat data dari termocouple.
h. Dinyalakan Mesin las sampai volume gas hidrogen yang dihasilkan pada flow meter mencapai 300 ml.
2. Pengujian II
a. Disiapkan gasket pada pengujian kedua yaitu tebal 3 mm, yang disusun diantara plat netral dan menggunakan 8 plat netral, kemudian kabel
termocouple agilent dihubungkan ke drycell untuk menghitung suhu pada
saat terjadinya reaksi.
b. Diatur kuat arus 20 A, kemudian dilanjutkan ke 22 A, 24 A, dan 26 A dan voltase 50 V
c. Disiapkan jumlah volume air 1500 ml dan katalis KOH 4%, 4,33%, dan 4,66% dalam masing-masing tabung pengisi air.
d. Disediakan tabung penampungan gas hidrogen dan tabung penampung oksigen dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell dan masing- masing penampung dihubungkan pada Flow meter.
e. Dicatat waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi hidrogen sebanyak 300 ml dengan memperhatikan flowmeter.
f. Dicatat suhu yang terjadi pada proses elektrolisis tersebut dengan melihat data dari termocouple.
3. Pengujian III
a. Disiapkan gasket pada pengujian ketiga yaitu tebal 4,5 mm, yang disusun diantara plat netral dan menggunakan 8 plat netral, kemudian kabel
termocouple agilent dihubungkan ke drycell untuk menghitung suhu pada
saat terjadinya reaksi.
b. Diatur kuat arus 20 A, kemudian dilanjutkan ke 22 A, 24 A, dan 26 A dan voltase 50 V
c. Disiapkan jumlah volume air 1500 ml dan katalis KOH 4%, 4,33%, dan 4,66% dalam masing-masing tabung pengisi air.
d. Disediakan tabung penampungan gas hidrogen dan tabung penampung oksigen dihubungkan pada gas out masing- masing pada dry cell dan masing- masing penampung dihubungkan pada Flow meter.
e. Dicatat waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi hidrogen sebanyak 300 ml dengan memperhatikan flowmeter.
f. Dicatat suhu yang terjadi pada proses elektrolisis tersebut dengan melihat data dari termocouple.
g. Dinyalakan Mesin las sampai volume gas hidrogen yang dihasilkan pada flow meter mencapai 300 ml.
4. Pengujian IV
a. Disiapkan gasket pada pengujian keempat yaitu tebal 6 mm, yang disusun diantara plat netral dan menggunakan 8 plat netral, kemudian kabel
termocouple agilent dihubungkan ke drycell untuk menghitung suhu pada
saat terjadinya reaksi.
b. Diatur kuat arus 20 A, kemudian dilanjutkan ke 22 A, 24 A, dan 26 A dan voltase 50 V
c. Disiapkan jumlah volume air 1500 ml dan katalis KOH 4%, 4,33%, dan 4,66% dalam masing-masing tabung pengisi air.
e. Dicatat waktu yang dibutuhkan untuk memproduksi hidrogen sebanyak 300 ml dengan memperhatikan flowmeter.
f. Dicatat suhu yang terjadi pada proses elektrolisis tersebut dengan melihat data dari termocouple.
g. Dinyalakan Mesin las sampai volume gas hidrogen yang dihasilkan pada flow meter mencapai 300 ml.
3.7. Konstruksi Alat Penelitian
Penelitian ini mempunyai konstruksi alat yang dapat menghasilkan hidrogen seperti terlihat pada gambar berikut.
Gambar 3.5. Instalasi Pengujian
BAB IV
HASIL DAN ANALISA DATA
4.1. Menghitung Konsentrasi Larutan KOH
Pengujian penambahan tebal gasket pada drycell terhadap produktifitas H2 menggunakan KOH sebagai katalis. KOH yang direaksikan dengan air akan membentuk larutan KOH. Besarnya konsentrasi larutan KOH dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
% Konsentrasi larutan = massa (g) KOH x 100/volume (ml) air
Massa KOH yang digunakan adalah 60 gram, 65 gram, dan 70 gram, kemudian masing-masing dilarutkan ke dalam 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
4.2. 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 → K2 + 3H2 +2O2. Dalam 100 ml gas hasil elektrolisis terdapat 60 ml gas hidrogen dan 40 ml gas oksigen. Sehingga diperoleh data dari hasil penelitian berikut ini :
1. Hasil percobaan dengan tebal gasket 1,5 mm dan konsentrasi KOH 4 % Dari hasil percobaan didapatkan nilai dari besar arus, waktu, jumlah produksi gas, suhu, volume H2 dan volume O2. Data hasil percobaannya dapat dilihat pada tabel 4.1.
Tabel 4.1 Hasil percobaan dengan tebal gasket 1,5 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.2 Hasil percobaan dengan tebal gasket 3 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.3 Hasil percobaan dengan tebal gasket 4,5 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.4 Hasil percobaan dengan tebal gasket 6 mm dan konsentrasi KOH
Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa semakin tinggi kuat arus maka waktu yang dibutuhkan akan semakin rendah. Grafik data hasil percobaan antara kuat arus dan waktu dapat dilihat pada gambar 4.1.
Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa semakin tinggi kuat arus maka suhu yang dibutuhkan akan semakin tinggi. Grafik data hasil percobaan antara suhu dan kuat arus dapat dilihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2. Grafik Hasil Percobaan Suhu dan Kuat Arus dengan KOH 4%
2. Hasil percobaan dengan tebal gasket 1,5 mm dan konsentrasi KOH 4,33 % Dari hasil percobaan didapatkan nilai dari besar arus, waktu, jumlah produksi gas, suhu, volume H2 dan volume O2. Data hasil percobaannya dapat dilihat pada tabel 4.5.
Tabel 4.5 Hasil percobaan dengan tebal gasket 1,5 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.6 Hasil percobaan dengan tebal gasket 3 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.7 Hasil percobaan dengan tebal gasket 4,5 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.8 Hasil percobaan dengan tebal gasket 6 mm dan konsentrasi KOH
Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa semakin tinggi kuat arus maka waktu yang dibutuhkan akan semakin rendah. Grafik data hasil percobaan antara kuat arus dan waktu dapat dilihat pada gambar 4.3.
Gambar 4.3. Grafik Hasil Percobaan Waktu vs Kuat Arus dengan KOH
Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa semakin tinggi kuat arus maka suhu yang dibutuhkan akan semakin tinggi. Grafik data hasil percobaan antara kuat arus dan waktu dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4. Grafik Hasil Percobaan Suhu vs Kuat Arus dengan KOH
4,33%
3. Hasil percobaan dengan tebal gasket 1,5 mm dan konsentrasi KOH 4,66 % Dari hasil percobaan didapatkan nilai dari besar arus, waktu, jumlah produksi gas, suhu, volume H2 dan volume O2. Data hasil percobaannya dapat dilihat pada tabel 4.9.
Tabel 4.9 Hasil percobaan dengan tebal gasket 1,5 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.10 Hasil percobaan dengan tebal gasket 3 mm dan konsentrasi KOH
Tabel 4.11. Hasil percobaan dengan tebal gasket 4,5 mm dan konsentrasi
Tabel 4.12. Hasil percobaan dengan tebal gasket 6 mm dan konsentrasi KOH waktu yang dibutuhkan akan semakin rendah. Grafik data hasil percobaan antara kuat arus dan waktu dapat dilihat pada gambar 4.5.
Gambar 4.5. Grafik Hasil Percobaan Waktu dan Kuat Arus dengan KOH
Dari hasil percobaan dapat dilihat bahwa semakin tinggi kuat arus maka suhu yang dibutuhkan akan semakin tinggi. Grafik data hasil percobaan antara kuat arus dan waktu dapat dilihat pada gambar 4.6.
Gambar 4.6. Grafik Hasil Percobaan Suhu dan Kuat Arus dengan KOH
4,66%
Analisa:
1. Besarnya waktu produktifitas gas menurun seiring penambahan tebal gasket.
2. Penambahan tebal gasket berpengaruh terhadap suhu, semakin tebal suhunya suhunya akan turun, begitu juga sebaliknya.
3. Besarnya waktu produktifitas gas sangat dipengaruhi besar kecilnya kuat arus dan konsentrasi KOH, semakin besar kuat arus dan konsentrasi KOH maka waktu produktifitas semakin cepat, begitu juga sebaliknya.
4. Pada pengujian dengan KOH 4%, waktu produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian ini adalah 132 detik dengan tebal gasket 6 mm dan kuat arus 20 A dan waktu maksimum dihasilkan pada pengujian ini adalah 72 detik dengan tebal gasket 1,5 mm dan kuat arus 26 A.
5. Pada pengujian dengan KOH 4,33%, waktu produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian ini adalah 130 detik dengan tebal gasket 6 mm dan kuat arus 20 A dan waktu maksimum dihasilkan pada pengujian ini adalah 71 detik dengan tebal gasket 1,5 mm dan kuat arus 26 A.
6. Pada pengujian dengan KOH 4,33%, waktu produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian ini adalah 127 detik dengan tebal gasket 6 mm
dan kuat arus 20 A dan waktu maksimum dihasilkan pada pengujian ini adalah 68 detik dengan tebal gasket 1,5 mm dan kuat arus 26 A.
Sehingga dapat dilihat pengaruh penambahan KOH melalui grafik waktu produksi dengan ketebalan gasket pada kuat arus konstan 20 A seperti gambar berikut. Waktu produksi menurun sehubung meningkatnya konsentrasi KOH, dan waktu produksi naik sehubung penambahan tebal gasket.
Gambar 4.7. Grafik waktu Produksi Vs Tebal Gasket Pada Kuat Arus 20 A
Dari percobaan diperoleh grafik suhu dengan tebal gasket pada kuat arus konstan yaitu 20 A, Suhu semakin menurun terhadap penambahan ketebalan gasket dan semakin meningkat terhadap kenaikan konsentrasi KOH.
Gambar 4.8. Grafik Suhu Vs Tebal Gasket Pada Kuat Arus 20 A 60
Waktu Produksi Vs Tebal Gasket
4.3. Menghitung Laju Produksi Gas H2
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 = ��
,
Dimana:
ṁ = Laju produksi gas H2 (kg/s) Q = Debit produksi gas H2 (m3/s)
ρ = Massa jenis gas H2 (kg/m3) (0,08988 kg/m3) Dengan Q = �
�
,
Dimana:V = Volume gas H2 terukur (m3) t = waktu produksi (detik)
Sehingga pada percobaan ini laju produksi gas H2 dapat dihitung dengan mengambil volume gas terukur 300 ml = 0,0003 m3 dengan waktu produksi yang berbeda-beda, serta Massa jenis dari gas H2 adalah 0,08988 kg/m3.
1. Untuk KOH 4% dan tebal gasket 1,5 mm
Kuat arus 20 A, volume gas H2 terukur 0,0003 m3 dengan waktu 80 detik sehingga debit gas H2,
Q = � = , = 0,00000375 m3/s, Sehingga laju produksi hidrogen ṁ = �
ρ = ,
, = 4,172 x 10
-5 kg/s. Kuat arus 22 A, volume gas H2 terukur 0,0003 m3 dengan waktu 77 detik sehingga debit gas H2,
Q = � = , = 3,89 x 10-6 m3/s, Sehingga laju produksi hidrogen ṁ = �
ρ =
, �−
Q = � = , = 0,000004 m3/s, Tabel 4.13. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4% dan Tebal
Sehingga laju produksi hidrogen ṁ = � Tabel 4.14. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4% dan Tebal
Kuat arus 26 A, volume gas H2 terukur 0,0003 m3 dengan waktu 107 detik Tabel 4.15. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4% dan Tebal
Q = � = , = 0,0000024 m3/s, Tabel 4.16. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4% dan Tebal
Gasket 6 mm produktifitas H2 walaupun terlihat konstan pada grafiknya. Grafik data hasil percobaan antara produktifitas H2 dan Kuat arus dengan KOH 4% dapat dilihat pada gambar 4.7.
Gambar 4.9. Grafik Laju Produktifitas H2 dan Kuat Arus pada KOH 4%.
5. Untuk KOH 4,33% dan tebal gasket 1,5 mm
Kuat arus 20 A, volume gas H2 terukur 0,0003 m3 dengan waktu 78 detik
Laju Produktifitas H2 Vs Kuat Arus
Sehingga laju produksi hidrogen ṁ = � Tabel 4.17. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,33% dan
Tebal Gasket 1,5 mm
Kuat arus 22 A, volume gas H2 terukur 0,0003 m3 dengan waktu 88 detik Tabel 4.18. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,33% dan Tebal
Gasket 3 mm.
7. Untuk KOH 4,33% dan tebal gasket 4,5 mm
Q = � = , = 2,72 x 10-6 m3/s, Tabel 4.19. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,33% dan Tebal
Sehingga laju produksi hidrogen ṁ = � Tabel 4.20. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,33% dan Tebal
Gambar 4.10. Grafik Laju Produktifitas H2 dan Kuat Arus Pada KOH
4,33%
9. Untuk KOH 4,66% dan tebal gasket 1,5 mm
Kuat arus 20 A, volume gas H2 terukur 0,0003 m3 dengan waktu 75 detik
Laju Produktifitas H2 Vs Kuat Arus
Q = � = , = 4,41 x 10-6 m3/s, Tabel 4.21. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,66% dan Tebal
Gasket 1,5 mm.
10.Untuk KOH 4,66% dan tebal gasket 3 mm
Sehingga laju produksi hidrogen ṁ = � ρ =
, �−
, = 4,172 x 10-5 kg/s. Tabel 4.22. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,66% dan Tebal
Gasket 3 mm.
11.Untuk KOH 4,66% dan tebal gasket 4,5 mm
Tabel 4.23. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,66% dan Tebal
12.Untuk KOH 4,66% dan tebal gasket 6 mm
Tabel 4.24. Hasil perhitungan laju produksi pada KOH 4,66% dan Tebal arus dengan KOH 4,66% dapat dilihat pada gambar 4.9.
Gambar 4.11. Grafik Laju Produktifitas H2 Vs Kuat Arus pada KOH 4,66%
Analisa:
1. Besarnya laju produktifitas hidrogen menurun seiring penambahan tebal gasket.
2. Besarnya laju produktifitas hidrogen sangat dipengaruhi besar kecilnya kuat arus dan konsentrasi KOH, semakin besar kuat arus dan konsentrasi KOH maka waktu laju produktifitas semakin cepat, begitu juga
Laju Produktifitas H2Vs Kuat Arus
3. Pada pengujian dengan KOH 4%, laju produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian ini adalah 0,002528 kg/s dengan tebal gasket 6 mm dan kuat arus 20 A dan waktu maksimum dihasilkan pada pengujian ini adalah 0,0046358 kg/s dengan tebal gasket 1,5 mm dan kuat arus 26 A. 4. Pada pengujian dengan KOH 4,33%, laju produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian ini adalah 0,002567 kg/s dengan tebal gasket 6 mm dan kuat arus 20 A dan waktu maksimum dihasilkan pada pengujian ini adalah 0,0047011 kg/s dengan tebal gasket 1,5 mm dan kuat arus 26 A. 5. Pada pengujian dengan KOH 4,66%, laju produktifitas minimum yang dihasilkan pada pengujian ini adalah 0,002628 kg/s dengan tebal gasket 6 mm dan kuat arus 20 A dan waktu maksimum dihasilkan pada pengujian ini adalah 0,0049085 kg/s dengan tebal gasket 1,5 mm dan kuat arus 26 A. Sehingga dapat dilihat pengaruh penambahan KOH melalui grafik laju produktifitas dengan ketebalan gasket pada kuat arus konstan 20 A seperti gambar 4.12. Laju produksi menurun sehubung meningkatnya tebal gasket, dan waktu produktifitas naik sehubung bertambahnya konsentrasi KOH.
Gambar 4.12. Grafik Laju Produktifitas H2 Vs Tebal Gasket Pada Kuat
Arus 20 A
Laju Produktifitas H2Vs Tebal Gasket
4.4. Menghitung Energi Yang Digunakan dan Energi Yang Terbuang
Untuk mengetahui besar energi yang digunakan dalam proses elektrolisis adalah perkalian antara voltase, kuat arus dan waktu elektrolisis. Namun dalam penelitian ini kuat arus divariasikan untuk mengetahui besar pengaruh kuat arus terhadap produksi H2 dan O2 sedangkan untuk voltasenya tetap. Sehingga didalam setiap pengujian waktu produktifitas gas H2 berbeda serta energi yang digunakan berbeda-beda, besarnya jumlah energi yang digunakan pada proses elektrolisa ,jumlah energi yang terbuang dan persentase energi yang hilang dapat digunakan 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 digunakan mesin drycell (Volt).
I = Kuat arus yang digunakan mesin drycell (Ampere). t = Waktu yang dibutuhkan untuk proses elektrolisis (hours).
ΔT = Perubahan Temperatur (C). Tf = Tempertur Akhir (C). TS = Temperatur Awal (C). Vf = Volume air (cm3).
HLost = Energi Terbuang (kalori).
%Lost = Persentase energi yang terbuang.
4.4.1. Besarnya Energi Yang Digunakan
1. Pengujian dengan KOH 4%
Dengan tebal gasket 1,5 dan kuat arus 20A, 22A, 24A, 26A, serta voltase 50 V dan waktu produksi 80, 77, 75, 72 detik, energi dapat diperoleh, E=V.I.t = 50 x 20 x (80/3600) = 22,22 wh
Pada hasil pengujian tebal gasket 1,5 pada arus 20 A diperoleh suhu akhir 41,71 Celsius sehingga diperoleh,
ΔT = Tf -TS = 41,71 oC – 25 oC = 16,7 oC sehingga,
HLost = ΔT -Vf = 16,7 oC – 1500 cm3 = -1483,29 kalori (tanda minus merupakan energi terbuang), dan persentasenya,
%Lost = ���
� x 100% = ,
, x 100% = 0,07761.
Begitu juga untuk perhitungan pada kuat arus selanjutnya dan tebal gasketnya, atau dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.25. Energi yang digunakan, Energi yang hilang dan
persentase energi yang terbuang
Tebal
![Gambar 2.3. Elektroliser Tipe Basah (wet cell)[12]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/258594.23130/32.595.253.390.363.479/gambar-elektroliser-tipe-basah-wet-cell.webp)
