BAB II TINJAUAN PUSTAKA/ LANDASAN TEORI

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA/ LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Bahan bakar menggunakan teknologi elektrolisis air sebetulnya bukan merupakan sesuatu yang baru. Seorang berkebangsaan Swiss, Isaac De Rivaz (1752-1828), di tahun 1805 pernah merancang dan membuat mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) yang didapat dari proses penguraian (elektrolisis) air. Tetapi, mesin tersebut belum sempurna. Pada saat itu bahan bakar fosil belum ditemukan, sehingga hal tersebut merupakan suatu lompatan teknologi yang luar biasa.

Evolusi mengenai berbagai temuan tentang pemanfaatan air untuk menjadi bahan bakar dimulai. Seorang Profesor bernama Yull Brown dari Sydney, Australia, di tahun 1974, berhasil menemukan campuran sempurna gas hidrogen dan oksigen yang didapatinya melalui suatu proses elektrolisis air (hidrolisa) yang tidak membutuhkan energi listrik terlalu besar, bahkan menghasilkan daya ledak cukup besar yang dapat dimanfaatkan di motor bakar. Profesor Brown kemudian menamakan campuran gas yang explosive tadi sebagai gas Brown (Brown Gas).

Temuan gas Brown ini dimanfaatkan lebih jauh di dekade 90an, oleh penemu dari Ohio Amerika Serikat bernama Stanley Meyer. Meyer berhasil mengubah mobil VW buggy miliknya dengan menggunakan bahan bakar dari air menggunakan proses elektrolisis.

Air dalam keadaan alami banyak sekali ragam fasanya. Tetapi secara alami, air dalam fasa cair tidak dapat dibakar. Hidrogen atau gas Brown yang didapat dari penguraian air sebetulnya dapat dimanfaatkan menjadi bahan bakar. Gas Brown merupakan campuran dari hidrogen yang explosive dan oksigen yang sangat dibutuhkan dalam setiap proses pembakaran.

Terdapat dua proses untuk memanfaatkan air sebagai bahan bakar. Pertama, proses penguraian air menjadi gas Brown. Kemudian yang kedua adalah pembakaran gas Brown yang menghasilkan energi. Selain dari energi, hasil                

pembakaran gas Brown juga menghasilkan uap air dan tidak memproduksi gas-gas polutan berbasis karbon.

2.2 Elektrolisis

Sebelum membahas lebih jauh mengenai pembangkit hidrogen pada sepeda motor menggunakan teknologi elektrolisis H2O, yang perlu diketahui

adalah pengertian dari elektrolisis. Elektrolisis adalah proses penguraian senyawa berbentuk larutan lelehan atau cairan biasa oleh arus listrik yang mengalir melalui senyawa tersebut[1]. Air dapat digunakan sebagai campuran bahan bakar. Dengan menggunakan arus listrik, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron pada katoda yang tereduksi menjadi gas Hidrogen (H2) dan ion

hidroksida (OH-). Pada kutub anoda, dua molekul air lainnya akan terurai menjadi gas oksigen (O2) dengan melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke

katoda. Akibat reaksi tersebut, ion H+ dan OH- akan mengalami netralisasi dan membentuk molekul air kembali. Reaksi elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut:

2H2O(l) è 2H2(g) + O2(g)………. (1)

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan oleh reaksi tersebut membentuk gelembung dan mengumpul disekitar elektroda. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen. Elektrolisis merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen terpenting dari proses elektrolisis ini adalah elektroda dan larutan yang akan dielektrolisis. Pada proses elektrolisis diperlukan dua buah kutub, yaitu katoda sebagai kutub negatif dan anoda sebagai kutub positif.

Alat yang digunakan untuk menguraikan air disebut dengan elektroliser (electrolyzer). Di dalam elektroliser, air (H2O) dipecah menjadi gas

HHO atau sering disebut sebagai brown gas. Elektroliser juga merupakan istilah lain untuk menyebut generator hidrogen. Elektroliser menghasilkan hidrogen dengan cara mengalirkan arus listrik pada media air yang mengandung larutan elektrolit. Arus listrik yang mengalir pada elektroda akan mengubah struktur atom hidrogen (H2) dan oksigen (O) pada air dari bentuk diatomik (lebih dari satu atom)

               

menjadi monoatomik (satu atom). Selain itu, ikatan neutron yang mengikat partikel H dan O akan terlepas, sehingga partikel H akan tertarik ke kutub positif dan partikel O akan tertarik ke kutub negatif elektroliser. Inilah yang disebut sebagai disosiasi. Sejalan dengan proses tersebut, volume dan gelembung gas H dan O yang melekat pada elektroda elektroliser akan bertambah, terlepas mengambang, dan kemudian bergerak naik. Saat gelembung gas hidrogen dan oksigen monoatomik terlepas dari permukaan air, partikel gas tersebut akan berikatan kembali di ruang udara sebagai brown gas atau gas HHO. Gambar rangkaian elektrolisis terlihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2. 1 Elektrolisis[11]

Brown gas merupakan bahan bakar yang kuat (powerfull), bersih, mampu meningkatkan jarak tempuh, dan mengurangi secara signifikan emisi gas buang. Brown gas yang diproduksi oleh elektroliser ditarik ke dalam intake manifold, sehingga bercampur dan berikatan dengan rantai karbon dari bahan bakar.

2.3 Komponen Elektrolisis

Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO adalah tabung elektroliser, elektroda (anoda dan katoda), larutan elektrolit, dan water trap.

               

2.3.1 Tabung Elektroliser

Tabung elektroliser merupakan tempat penampungan larutan elektrolit, sekaligus tempat berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO. Di dalam tabung ini terdapat elektroda yang akan dialirkan arus listrik dari sumber yang terdapat di sepeda motor, seperti accumulator atau alternator. Tabung elektroliser yang digunakan terbuat dari bahan kaca atau plastik tahan panas sebab, proses elektrolisis yang menghasilkan gas HHO akan memproduksi sejumlah panas. Adanya isapan yang cukup kuat dari mesin juga menyebabkan terjadinya perubahan bentuk, sehingga tabung elektroliser harus kokoh dan tahan banting.

2.3.2 Elektroda

Gas HHO yang dihasilkan dalam proses elektrolisis terjadi akibat adanya arus listrik yang melewati elektroda. Elektroda terdiri dari dua kutub, yaitu katoda (-) dan anoda (+) yang dimasukkan ke dalam larutan elektrolit. Jika elektroda tersebut diberi arus listrik, akan muncul gelembung-gelembung kecil berwarna putih (gas HHO). Elektroda yang digunakan bisa dalam bentuk kawat atau plat (Gambar 2.2).

Gambar 2. 2 Elektroda Dalam Bentuk Kawat Dan Plat[16]

Elektroda yang berbentuk kawat (Gambar 2.2) ditempatkan pada dudukkan elektroda. Dudukan elektroda juga berfungsi sebagai isolator, sehingga kedua elektroda tersebut tidak saling bersinggungan atau bersentuhan. Pada bagian sisi dudukan elektroda diberi alur penahan, agar kawat elektroda tetap

Elektroda Kawat Elektroda Plat

               

berada pada posisinya. Jika kedua elektroda tersebut saling bersentuhan, akan menyebabkan hubungan pendek (short circuit) listrik yang akan merusak sumber listrik pada motor. Dudukan elektroda terbuat dari bahan akrilik (plastik mika) yang tahan terhadap air, tahan panas, sebagai isolator yang baik, serta mudah diperoleh.

2.3.3 Elektrolit

Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik, ion-ion-ion-ion merupakan atom-atom bermuatan elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk asam, basa, atau garam. Contoh zat asam, basa, dan garam secara berurutan adalah HCl (Asam Klorica), KOH (Kalium Hidroksida), dan NaCl (Natrium Klorida). Beberapa gas dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah. Elektrolit kuat identik dengan asam, basa, dan garam kuat. Elektrolit yang digunakan pada alat pembangkit hidrogen untuk proses elektrolisis adalah elektrolit yang bersifat basa yaitu KOH (Kalium Hidroksida).

Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan kovalen polar. Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit sebagai contoh ikatan ion NaCl yang merupakan salah satu jenis garam yakni garam dapur. NaCl dapat menjadi elektrolit dalam bentuk larutan dan lelehan atau bentuk liquid dan aquos. Sedangkan dalam bentuk solid atau padatan senyawa ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit.

Elektrolit digunakan untuk menghasilkan gas HHO pada proses elektrolisis. Elektrolit terdiri atas air murni atau air destilasi dan katalisator (pemercepat reaksi). Katalisator akan larut di dalam air murni dan menyatu membentuk larutan elektrolit. Jika pemakaian katalis pada alat pembangkit hidrogen terlalu sedikit atau kurang, produksi gas HHO tidak cukup atau tekor dan proses penghematannya tidak berjalan optimal. Sebaliknya, jika katalis yang digunakan terlalu banyak, suhu tabung elektroliser cukup tinggi (panas). Panas                

yang tinggi pada proses elektrolisis akan mempercepat kerusakan elektroda akibat korosi yang disebabkan gas oksigen hasil elektrolisis.

2.3.4 Water Trap

Water trap yang digunakan untuk menghemat bahan bakar dengan air bertujuan untuk meningkatkan kinerja elektroliser. Alat ini berfungsi sebagai perangkap air agar tidak ikut masuk ke dalam ruang bakar. Selain itu, alat ini berfungsi sebagai tangki penampung gas HHO sebelum masuk (terisap) ke dalam intake manifold untuk menambahkan uap air (water vapor) ke dalam ruang bakar. Bahan bakar yang telah bercampur dengan udara dibakar di dalam ruang bakar bersama-sama dengan gas HHO. Menurut Sudirman (2008)[2], beberapa keuntungan menggunakan water trap atau vaporizer sebagai berikut:

Ø Air tidak ikut terisap ke ruang bakar, sehingga mesin tidak tersendat pada saat akselerasi.

Ø Gas buang dari knalpot tidak berbau menyengat dan tidak perih di mata, sehingga lebih ramah lingkungan.

Meskipun menggunakan tabung yang sama dengan tabung elektroliser, water trap tidak dilengkapi dengan elektroda dan tidak mendapatkan arus listrik. Water trap hanya diisi dengan air murni tanpa katalis yang dimasukan ke dalam tabung sebanyak 1/3 dari isi tabung. Cara kerjanya yaitu, ketika water trap mendapatkan asupan gas hidrogen dan oksigen dari tabung elektroliser, maka air akan dijebak di tabung ini sehingga tidak ikut masuk ke dalam mesin. Jika air ikut masuk ke dalam mesin, maka mesin akan tersendat bahkan mati. Water trap dilengkapi dengan pipa atau selang penyalur gas HHO yang menuju ke intake manifold (sistem karburator) yang ukurannya sedikit lebih besar dibandingkan dengan pipa lutut (elbow) penyalur pada tabung elektroliser. Gabungan antara tabung elektroliser dengan water trap akan menghasilkan penghematan bahan bakar yang cukup signifikan serta meningkatkan tenaga mesin motor.

               

2.4 Prinsip Kerja Elektroliser

Gas hidrogen oksida (HHO) yang dihasilkan oleh proses elektrolisis akan terisap oleh mesin. Gas tersebut terbentuk akibat adanya arus listrik yang berasal dari sumber listrik. Jika kedua kutub elektroda (katoda dan anoda) diberi arus listrik, elektroda tersebut akan saling berhubungan karena adanya larutan elektrolit sebagai penghantar listrik. Dengan adanya aliran listrik pada elektroda, menimbulkan gelembung-gelembung kecil berwarna putih. Inilah proses produksi gas hidrogen oksida (HHO) berlangsung.

Gas hidrogen dihasilkan oleh kutub katoda (-), sedangkan oksigen dihasilkan oleh kutub anoda (+). Gelembung-gelembung gas HHO akan bergerak ke permukaan larutan elektrolit dan melayang ke atas dan terisap oleh putaran mesin. Selanjutnya, gas HHO bercampur dengan campuran bahan bakar dan udara dari karburator. Bahan bakar yang memiliki nilai oktan jauh di bawah gas HHO akan terbakar habis tanpa sisa (pembakaran sempurna). Karena, gas HHO yang mempunyai nilai oktan lebih tinggi, secara otomatis akan meningkatkan kalor bahan bakar. Semakin tinggi nilai oktan suatu bahan bakar, daya ledak yang dihasilkan akan semakin dahsyat. Efek ledakan tersebut membuat tenaga mesin akan meningkat dan konsumsi bahan bakar menjadi lebih irit. Prinsip kerja elektroliser terlihat pada gambar di bawah ini.

Gambar 2. 3 Prinsip Kerja Elektroliser

Reaksi kimia pembakaran bahan bakar hidrokarbon secara umum dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut:

Gas HHO Elektrik Kimiawi                

C8H18 + 12,5 (O2 + 3,76N2) è 8CO2 + 9H2O + 47N2………(2)

Gas hidrogen yang masuk ke dalam proses pembakaran akan menjadikan reaksi pembakaran bahan bakar secara kimia sebagai berikut:

C8H18 + 12,5 (O2 + 3,76N2) + H2 è 8CO2 + 10H2O + 47N2………...(3)

Dengan masuknya gas hidrogen ke dalam proses pembakaran bahan bakar, maka reaksi pembakaran akan lebih cepat karena sifat hidrogen yang mudah terbakar. Hasil dari pembakarannya semakin banyak uap air yang dihasilkan. Menandakan pembakaran semakin sempurna.

Menurut Sudirman (2008)[2], keuntungan menggunakan gas HHO sebagai berikut:

Ø Nafas kendaraan terasa lebih panjang, sangat terasa ketika melalui tanjakan. Ø Gas HHO tidak merusak mesin, justru menjadikan mesin lebih awet, karena

pembakarannya sempurna. Pembakaran yang sempurna ini terjadi karena sifat gas hidrogen yang mempunyai daya ledak yang tinggi sehingga bahan bakar lebih cepat terbakar.

Ø Suhu mesin lebih stabil.

Ø Lebih ramah lingkungan, terbukti dari asap knalpot yang bersih dan tidak menimbulkan jelaga.

Elektroliser akan bekerja menghasilkan gas HHO jika sudah dialirkan listrik. Selama proses produksi gas HHO, larutan elektrolit yang terdapat di dalam tabung elektroliser akan berubah warna menjadi coklat, itu sebabnya orang menyebutnya dengan brown gas. Perubahan warna pada larutan tersebut menandakan bahwa tabung elektroliser bekerja dengan baik.

Suhu elektroliser akan meningkat hingga ±60oC akibat panas dari mesin dan pengaruh proses elektrolisis. Hal ini normal, tetapi dengan adanya panas tersebut, larutan elektrolit akan berkurang atau menguap. Dengan meningkatnya panas dan menguapnya larutan elektrolit akan berpengaruh positif terhadap suhu mesin, karena uap air yang terisap ke dalam ruang bakar akan membuat stabil suhu mesin.

               

2.5 Mesin Bensin

Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor yang mengubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis dan pengubahan itu dilaksanakan dalam mesin itu

proses pembakaran. Motor bakar torak terbagi menjadi dua jenis utama yaitu motor bensin (Otto) dan motor diesel.

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah mesin pembakaran dalam yang

pembakaran[9]. Mesin ini dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu

penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bahan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.

Mesin bensin terbagi menjadi 2 tipe, yaitu mesi tak) dan mesin bensin 2 langkah (2 tak).

mana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik turun piston, dua kali rotasi

Gambar 2. 4 Prinsip kerja mesin bensin 4 langkah (4 Tak)

Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor yang mengubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis dan pengubahan itu dilaksanakan dalam mesin itu sendiri[4]. Energi itu sendiri dapat diperoleh dengan proses pembakaran. Motor bakar torak terbagi menjadi dua jenis utama yaitu

) dan motor diesel.

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah mesin menggunakan percikan bunga api busi untuk proses . Mesin ini dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah ur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bahan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.

Mesin bensin terbagi menjadi 2 tipe, yaitu mesin bensin 4 langkah (4 tak) dan mesin bensin 2 langkah (2 tak). Mesin 4 tak adalah sebuah mesin

untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik turun piston, dua kali rotasi poros engkol, dan satu putaran poros kam.

Prinsip kerja mesin bensin 4 langkah (4 Tak)[12]

Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor yang mengubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis dan pengubahan itu . Energi itu sendiri dapat diperoleh dengan proses pembakaran. Motor bakar torak terbagi menjadi dua jenis utama yaitu

Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah mesin menggunakan percikan bunga api busi untuk proses . Mesin ini dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah ur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bahan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya.

n bensin 4 langkah (4 Mesin 4 tak adalah sebuah mesin yang untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-               

Prinsip kerja dari motor bakar 4 langkah terlihat pada Gambar 2.4. Siklusnya terdiri dari langkah hisap, kompresi, usaha, dan buang. Penjelasan dari setiap langkahnya, dapat dilihat di bawah ini[4].

a. Langkah hisap

Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB). Katup isap terbuka dan katup buang tertutup, udara bersih yang tercampur bensin di karburator, terhisap masuk ke dalam ruang silinder.

b. Langkah kompresi

Campuran udara dan bahan bakar dimampatkan oleh piston yang bergerak dari TMB ke TMA sehingga tekanan dan temperatur campuran tersebut naik. c. Langkah tenaga

Beberapa derajat sebelum mencapai TMA, campuran udara dan bahan bakar tersebut diberi percikan api oleh busi, sehingga terjadi pembakaran. Akibatnya, tekanan naik menjadi 30-40 kg/cm2 dan temperatur pembakaran menjadi 1500 0C. tekanan tersebut bekerja pada luasan piston dan menekan piston menuju ke TMB.

d. Langkah buang

Katup buang terbuka sesaat sebelum piston mencapai TMB sehingga gas pembakaran mulai keluar. Piston bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas buang keluar seluruhnya.

2.6 Karburator

Karburator bekerja untuk mencampur udara (yang mengalir) dengan bensin (yang terhisap) sehingga menjadi bahan bakar yang mudah terbakar dengan jumlah yang disesuaikan dengan kebutuhan(dalam hal ini putaran mesin akibat beban yang harus ditarik)[4]. Karburator masih digunakan dalam mesin kecil. Mayoritas motor masih menggunakan karburator dikarenakan lebih ringan dan murah, namun pada tahun 2005 sudah banyak model baru diperkenalkan dengan injeksi bahan bakar.

Pada waktu sepeda motor dihidupkan, piston dalam silinder melakukan langkah hisap, hisapan ini membuat udara dari luar masuk ke dalam                

karburator. Kecepatan udara mengalir melewati jet kecil, sehingga mengakibatkan tekanan udara mejadi rendah, akibatnya bensin dalam ruang pelampung ikut terhisap naik keluar melalui jet kecil.

Bensin yang naik keluar bercampur dengan udara menjadi kabut atau gas yang merupakan campuran udara dengan bensin. Gas ini akan masuk ke dalam ruang bakar di mesin untuk kemudian dibakar. Tingkat kecepatan putaran mesin dapat dibagi atas 4 tahap yaitu[7]:

1. Putaran idling: pada posisi ini handle gas tidak diputar atau lepas gas, pada putaran ini dipengaruhi oleh sekrup penyetel udara dan sekrup penyetel gas. Bila putaran mesin tidak normal, maka penyebabnya pada kedua sekrup penyetelan itu. Pada putaran ini pula yang bekerja adalah jet kecil atau pilot jet, sedangkan main jet sama sekali tidak bekerja. Bensin hanya memancar keluar melalui pilot jet untuk bercampur dengan udara.

2. Putaran rendah: pada putaran ini posisi handle gas diputar sampai 1/8 putaran, pada putaran ini yang berpengaruh adalah sekrup penyetel udara dan alur pada skep. Pilot jet atau jet kecil masih tetap bekerja untuk memancarkan bensin, sementara jet besar atau main jet ikut memancarkan bensin namun masih dalam jumlah yang lebih sedikit.

3. Putaran menengah: pada putaran ini posisi handle gas pada putaran 1/8 sampai ¾ putaran, yang berpengaruh pada putaran ini adalah alur skep dan posisi jarum skep. Pada putaran ini jet besar atau main jet bekerja lebih banyak memancarkan bensin, sementara jet kecil atau pilot jet lebih sedikit memancarkan bensinnya.

4. Putaran tinggi: pada putaran ini posisi handle gas pada putaran 3/4 sampai penuh, yang berpengaruh adalah besarnya lubang jet besar atau main jet. Pada saat ini yang memancarkan bensin adalah jet besar atau main jet. Sementara jet kecil tidak bekerja memancarkan bensin.

2.7 Emisi Gas Buang

Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin pembakaran dalam yang dikeluarkan melalui system pembakaran mesin[8].                

Biasanya emisi gas buang ini terjadi karena pembakaran yang tidak sempurna dari sistem pembuangan dan pembakaran mesin serta lepasnya partikel-partikel karena kurang tercukupinya oksigen dalam proses pembakaran tersebut.

Sisa hasil pembakaran berupa air (H2O), gas CO (Carbon Monoxide)

yang beracun, CO2 (Carbon Dioxide) yang merupakan gas rumah kaca, NOx

(Nitrogen Oxide), HC (Hydro Carbon) berupa senyawa hidrat arang sebagai akibat ketidaksempurnaan proses pembakaran secara partikel lepas.

Menurut As’adi (2011)[5], beberapa parameter yang dapat ditimbulkan dari gas buang kendaraan bermotor adalah:

1. Hidrokarbon (HC)

Ø Adalah gas buang yang diakibatkan karena bahan bakar yang tidak terbakar.

Ø Diukur dalam satuan part per million (ppm) atau bagian persatu juta udara. Ø Molekul ringan, tidak terlihat sehingga melayang di udara.

Ø Berbahaya bagi kesehatan, mengikat hemoglobin darah kita. Ø Semakin kecil HC semakin bagus.

2. Karbon Dioksida (CO2)

Ø Mengindikasikan derajat thermos pembakaran.

Ø Diukur dalam persentase, semakin tinggi semakin bagus (tertinggi 16%). Ø Bersifat ringan, tidak terlihat dan tidak berbahaya tetapi dapat menjadi gas

rumah kaca.

Ø Tumbuhan, biota laut dan lahan gambut memerlukan gas ini. 3. Karbon Monoksida (CO)

Ø Adalah gas yang timbul sebagai reaksi pembakaran yang tidak sempurna. Ø Bersifat ringan, tidak terlihat dan melayang di udara.

Ø Berbahaya bagi kesehatan, kanker dan penurunan kecerdasan. Ø Diukur dalam persentase, 0,5-3% adalah hasil yang ideal.                

Tabel 2. 1 Nilai Ambang Batas Minimum Pemerintah Tahun 2009[5] Kategori Tahun Pembuatan Parameter Metoda CO (%) HC (ppm)

Sepeda motor 2 langkah < 2010 4,5 12000 Idle Sepeda motor 4 langkah < 2010 5,5 2400 Idle Sepeda motor 2 dan 4

langkah

> 2010 4,5 2000 Idle

2.8 Rumus Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Daya poros adalah daya efektif yang dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar[3]. Alat laboratorium yang dibutuhkan untuk mengetahui daya poros adalah dinamometer yaitu untuk mengukur momen putar, dan tachometer untuk mengukur kecepatan putar posos engkol. Kemudian daya poros itu dihitung dengan persamaan sebagai berikut[3]:

Ne 粐T . 2 . π . n₆₀ ……… (4) Keterangan:

Ne = Daya Poros atau Daya Efektif [Watt] T = Torsi atau Momen Puntir [N.m] n = Putaran [rpm]

Setelah mendapatkan Ne ( Daya Poros atau Daya Efektif), maka langkah selanjutnya adalah mencari laju konsumsi bahan bakar per jam pada kondisi tertentu (mb) dan ditentukan dengan rumus[3]:

m疀 粐V . ρ _t ……… (5)

Keterangan:

mb = Laju Bahan Bakar [kg/jam]

V = Volume Bahan Bakar [m3]

ρ = Massa Jenis Bahan Bakar [kg/m3] t = Waktu [jam]

Setelah laju bahan bakar diketahui, maka dapat diketahui efisiensi dari motor yang diuji yaitu dengan menggunakan rumus

η蹸ú 粐_{Ein x 100%}Ne ……… (6)                

Dimana Ein adalah besarnya energi bahan bakar yang dihasilkan dari

proses pembakaran bahan bakar yang dirumuskan sebagai berikut:

E Ǵ 粐 m疀₃₆₀₀ . LHV ……… (7)

Keterangan:

Ein = Energi Bahan Bakar Yang Dihasilkan [J/s]

Sehingga, rumus efisiensi overall dapat ditulis sebagai berikut: η_蹸ú粐 Ne

m疀 . LHV x 100% ……….. (8)

Keterangan:

ηov = Efisiensi overall [%]

Ne = Daya Poros atau Daya Efektif [W] mb = Laju Bahan Bakar [kg/s]

LHV = Nilai Kalor Bahan Bakar [kJ/kg]

Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) juga dapat dihitung menggunakan rumus seperti di bawah ini[6]:

S Ƽ粐 m_Ne疀 ……… (9)

Keterangan:

Sfc = Konsumsi Bahan Bakar Spesifik [kg/kJ]

2.9 Rumus Perhitungan Elektrolisis

Hukum Faraday I berbunyi: “Massa zat yang terbentuk pada masing-masing elektroda sebanding dengan kuat arus atau arus listrik yang mengalir pada elektrolisis tersebut”[10]. Dari Hukum Faraday I maka didapat rumus:

m 粐 ₉₆₅₀₀e. i. t ……… (10) Keterangan:

m = Massa Zat Yang Dihasilkan [gram]

e = Berat Ekivalen (Ar {Atom Relatif} atau Mr {Massa Relatif}) i = Kuat Arus Listrik [Amper]

t = Waktu [detik]                

Hukum Faraday II berbunyi: “Massa dari macam-macam zat yang diendapkan pada masing-masing elektroda (terbentuk pada masing-masing elektroda) oleh sejumlah arus listrik yang sama banyaknya akan sebanding dengan berat ekivalen masing-masing zat tersebut”[10]. Dari Hukum Faraday II maka didapatkan rumus: m1 m2 粐 e1 e2 ……… (11) Keterangan:

m1 = Massa Zat 1 Yang Dihasilkan [gram]

m2 = Massa Zat 2 Yang Dihasilkan [gram]

e1 = Berat Ekivalen Zat 1 (Ar {Atom Relatif} atau Mr {Massa Relatif})

e2 = Berat Ekivalen Zat 2 (Ar {Atom Relatif} atau Mr {Massa Relatif})