TUGAS AKHIR ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA KHARISMA

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI

PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA

KHARISMA

Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar

Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh:

IRWAN HARDYANTO

08510034

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

(2)

(3)

(4)

LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI

ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI

PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA

KHARISMA

Diajukan Kepada :

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin

Oleh:

Irwan Hardyanto

08510034

Diterima dan Disetujui pada tanggal 2 Mei 2014 Dosen Pembimbing I

Murjito ST, M.T

Dosen Pembimbing II

Dra. RR Heni Hendaryanti, M.T.

Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammdiyah Malang

(5)

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR

Nama :Irwan Hardyanto No. Induk : 08510034

No. ST. Pemb. TA : E.2./419/FT/UMM/X/2012 ST. Keluar : Judul :Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat

BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma

No Kegiatan Tgl.

Konsultasi UraianAsistensi

Dosen Pembimbing I

1 Judul TA Konsultasi

BAB I 30/09/’13 Revisi Judul 2 ACC BAB I 30/09/’13 Lanjut BAB II

3 Konsultasi BAB II 02/10/’13 Tambah Referensi Dry Cell dan Desain Alat

4 ACC BAB II 19/11/’13 Lanjut BAB III 5 Konsultasi BAB III 07/04/’14 Perbaiki Bahan dan Alat ,

Kinerja alat 6 ACC BAB III 14/04/’14 Lanjut BAB IV 7 Konsultasi BAB IV 23/04/’14 Pengolah Data Pengujian 8 ACC BAB IV 28/04/’14 Lanjut BAB V 9 Konsultasi& ACC

BAB V 28/04/’14 Ok

10 Konsultasi Poster

(6)

Malang, 2 Mei 2014 Dosen Pembimbing I

Murjito, ST, MT

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144

BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR

Nama :Irwan Hardyanto No. Induk : 08510034

No. ST. Pemb. TA : E.2./419/FT/UMM/X/2012 ST. Keluar : Judul :Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat

BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma

No Kegiatan Tgl.

Konsultasi UraianAsistensi

Dosen Pembimbing II

1 Judul TA Konsultasi

BAB I 30/09/’13 Revisi Judul 2 ACC BAB I 30/09/’13 Lanjut BAB II

3 Konsultasi BAB II 02/10/’13 Tambah Referensi Dry Cell dan Desain Alat

4 ACC BAB II 19/11/’13 Lanjut BAB III 5 Konsultasi BAB III 07/04/’14 Perbaiki Bahan dan Alat ,

Kinerja alat 6 ACC BAB III 14/04/’14 Lanjut BAB IV 7 Konsultasi BAB IV 23/04/’14 Pengolah Data Pengujian 8 ACC BAB IV 28/04/’14 Lanjut BAB V

(7)

Malang, 2 Mei 2014 Dosen Pembimbing II

Dra. RR Heni Hendaryanti, MT

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT

Yang bertanda tangan di bawah :

Nama : Irwan Hardyanto

Nim : 08510034

Tempat / Tanggal Lahir : Madiun, 31 Mei 1989 Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin

Menyatakan bahwa kerja ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA KHARISMA” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagian maupun keseluruhan kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar benarnya.Jika terbukti melanggar,penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di Fakultas Teknik Muhammadiyah Malang.

9 Konsultasi& ACC

BAB V 28/04/’14 Ok

10 Konsultasi Poster

(8)

Malang, 2 Mei 2014

Hormat,

(9)

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT. Yang senantiasa mengurus, mengasihi serta menyayangi makhluk-Nya, sehingga skripsi ini dapat diselesaikan pada bulan yang penuh rahmat, ramadhan 1433H.

Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa ringan dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut disampaikan kepada :

1. Ayahanda Suharno dan Ibunda Sunarmiatin, yang selalu memberikan bantuan materiil maupun non materiil, mendo`akan, mengingatkan akan pesan-pesannya yang tak akan terlupakan. Dan tak lupa untuk adikku tersayang Husain yang selalu menyemangati

2. Bapak Sudarman, Ir. MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

3. Bapak Daryono, Ir. MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

4. Bapak Murjito, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini dilakukan.

(10)

5. Ibu Dra.RR Heni Hendaryanti MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini. 6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan

teoritis secara langsung maupun tidak langsung.

7. Kawan-kawan sebimbingan, rekan-rekan laboran laboratorium di lingkungan teknik mesin, LSO Otomotif, teman-teman seangkatan TM 2008 A dan B, serta sahabat-sahabat margo utomo 5 yang selalu mendukung.

8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak ya.

Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat rahim-Nya kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.

Malang, 2 Mei 2014

(11)

DAFTAR ISI

COVER ... i

POSTER ... ii

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

BERITA ACARA ... iv

LEMBAR PERNYATAAN ... vi

ABSTRAK ... vii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xvi

DAFTAR TABEL ... xvii

I.

PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang ... 1

1.2.Rumusan Masalah ... 5

1.3.Tujuan Penelitian ... 5

(12)

1.5.Metode Penulisan ... 6

II.

TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Hidrogen ... 7

2.1.1. Pengertian Hidrogen... 7

2.1.2. Karakteristik Hidrogen ... 8

2.1.3. Sifat Kimia dan Fisika Hidrogen... 8

2.1.4. Perbandingan Flammibility Hidrogen Dengan Bahan Bakar Lain ... 10

2.1.5. Manfaat Hidrogen Terhadap Mesin Sepeda Motor ... 12

2.2.Elektrolisis ... 14

2.2.1. Pengertian Elektrolisis ... 14

2.2.2. Elektrolisis Air ... 15

2.2.3. Cara Kerja Elektrolisis ... 17

2.3.Elektroliser ... 18

2.3.1. Komponen Elektroliser ... 18

2.3.2. Sejarah Penemuan Elektroliser ... 20

2.3.3. Katalisator ... 22

2.4.Stainless Steel ... 22

2.4.1. Pengertian Dan Sejarah Stainless Steel ... 22

2.4.2. Kandungan Unsur-Unsur Dalam Stainlees Steel ... 23

2.4.3. Klasifikasi Dan Komposisi Kimia Stainless Steel ... 24

(13)

2.4.5. Siat Kimia Dan Fisika Stainless Steel ... 30

2.4.5.1.Sifat Kimia Stainless Steel ... 30

2.4.5.2.Sifat Fisika Stainless Steel ... 31

2.5.Fuel Cell ... 32

2.5.1. Pengertian Fuel Cell ... 32

2.5.2. Cara Kerja Fuel Cell... 34

2.5.3. Tipe Fuel Cell ... 35

2.5.3.1.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell... 36

2.5.3.2.Direct Methanol Fuel Cell ... 39

2.5.3.3.Alkaline Fuel Cell ... 41

2.5.3.4.Phosporic Acid Fuel Cell ... 42

2.5.3.5.Molten Carbonate Fuel Cell ... 44

2.5.3.6.Solid Oxide Fuel Cell ... 46

III.

METODOLOGI 3.1.Alat dan Bahan ... 48

3.1.1 Alat ... 48

3.1.2 Bahan ... 49

3.2.Flow Chart ... 50

3.3.Skema dan Metode Penelitian ... 51

3.3.1 Pengujian Efisiensi ... 52

(14)

3.5.Teknik Pengumpulan Data ... 58 3.6.Sampel Penelitian ... 58 3.7.Tempat dan Waktu Penelitian ... 58

IV.

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1.Data Hasil Riset... 56 4.2.Data Hasil Percobaan ... 57

4.2.1. Daya Listrik Berdasarkan Putaran Mesin Sepeda Motor ... 57

4.2.2. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi bahan akar 50ml premium

pada putaran 1500 rpm ... 58 4.2.3. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan

konsumsi bahan akar 50ml premium

pada putaran 2000 rpm ... 59 4.2.4. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan

konsumsi bahan akar 50ml premium

pada putaran 2500 rpm ... 60 4.2.5. Table Selisih Motor ... 61 4.2.6. Grafik ... 62 4.2.7. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan

konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran mesin 30 km/jam ... 63 4.2.8. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan

(15)

konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran mesin 40 km/jam ... 64 4.2.9. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan

konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran mesin 50 km/jam ... 65 4.2.10. Grafik Selisih Rata-rata Jarak Yang Ditempuh

Pada Kondisi Berjalan ... 66 4.3.Pembahasan ... 67

V.

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1.Kesimpulan ... 68 5.2.Saran ... 69 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN CURICULUM VITAE CHECK LIST

(16)

(17)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Perbandingan rentang kemudahan terbakar beberapa jenis bahan bakar

(micr-ovett, 09/10/2006) ... 11

Gambar 2.2 Perbandingan tingkat resiko kebocoran tangki bahan bakar pada mobil hydrogen dan mobil bensin (Catherine E, 17/02/2005) ... 12

Gambar 2.3 Skema prinsip produksi hydrogen dengan elektrolisa... 17

Gambar 2.4 Skema alat Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell ... 37

Gambar 2.5 Skema alat Direct Methanol Fuel Cell ... 41

Gambar 2.6 Skema alat Alkaline Fuel Cell ... 43

Gambar 2.7 Skema alat Phosporic Acid Fuel Cell ... 44

Gambar 2.8 Skema alat Molten Carbonate Fuel Cell ... 46

Gambar 2.9 Skema alat Solid Oxide Fuel Cell ... 48

Gambar 3.3 Skema Pemasangan Alat Elektroliser ... 54

(18)

DAFTAR TABEL

Table 2.1 Sifat kimia hydrogen ... 9

Table 2.2 Sifat fisika hydrogen ... 10

Tabel 2.3 Komponen utama penyusun PEMFC ... 39

Table 4.2.1 Daya listrik berdasarkan putaran mesin sepeda motor... 60

Table 4.2.2 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm ... 61

Table 4.2.5 Selisih motor ... 64

Table 4.2.7 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi bahan bakar 50ml premium pada putaran 30km/jam ... 66

(19)

bahan bakar 50ml premium pada putaran 40km/jam ... 67

Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi

bahan bakar 50ml premium pada putaran 50km/jam ... 68

DAFTAR PUSTAKA

Catherine E. Gregoire Padro, Los Alamos National Laboratory, First Annual International

Hydrogen Energy Implementation Conference, Santa Fe, NM, February 17, 2005

Crosbie, L. M., 2003, Chapin, D., Hydrogen Production by Nuclear Heat, GENES4/ ANP2003, Sep. 15-19, 2003 , Kyoto, JAPAN

D. Labonte, Water Injection for Gasoline Engines, Labonte MotorSports.

J. C. Christoper, J.B.D. Philip, Effect of diesel and water co-injection with real time control on

diesel engine performance and emissions,SAE Int. World congress, Detroid (2008).

J.A. Goldwitz, J.B. Heywood, Combustion optimization in a hydrogen-enhanced lean-burn SI

engine, SAE paper no. 01-0251 (2005).

Jamal.2007. Pembuatan Membran Fuel Cell Dari Limbah Plastik LDPE. Bandung: ITB-Press.

LIPI, Pengujian Water and Air Injection, Lab Motor Bakar LIPI (2008).

R. Lanzafame, Water injection effects in a single-cylinder CFR engine. SAE Int. Congress and

(20)

R.F. Horng, Y.P. Chang, H.H. Huang, M.P. Lai, Driving characteristics of a motorcycle fuelled

with hydrogen-rich gas produced by an onboard plasma reformer, Int J Hydrogen Energy

(2008).

Revision O, Module 1: Hydrogen Properties, December 2001.

S. Verhelst, R. Sierens, Aspects concerning the optimisation of a hydrogen fueled engine. Int J Hydrogen Energy; 26: 981–5 (2005).

T. Suzuki, Y. Sakurai, Effect of hydrogen rich gas and gasoline mixed combustion on spark

ignition engine, SAE paper no. 01-3379 (2006).

US-DOE, 2002, National Hydrogen Energy Roadmap, National Hydrogen Energy Roadmap Workshop, Washington DC. http://arikfebri.wordpress.com/2011/03/04/hidrogen/ http://bangkitindriyanasuyono.blogspot.com/2012/01/polymer-electrolyte-membrane-fuel-cell.html http://budhisantoso97.blogdetik.com/tag/sifat-hidrogen/ http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_bahan_bakar http://mahasiswanegarawan.wordpress.com/2007/08/18/sel-bahan-bakar-fuel-cell-sebuah-energi-alternatif-berkelanjutan-dan-ramah-lingkungan/ http://rozaqsangbleu.blogspot.com/2011/05/stainless-steel.html

(21)

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/berita/direct_methanol_fuel_cell_dmfc_baterai_laptop_tanpa_charge r/

http://www.kamase.org/?p=154

(22)