Analisa Perancangan Prototipe Microbial Fuel Cell Tipe Seri, Paralel dan Seri-Paralel dengan Pemanfaatan Bakteri Escherichia Coli Sebagai Sumber Energi Terbaharukan.

(1)

i ABSTRAK

Microbial fuel cell (MFC) merupakan salah satu pembangkit energi listrik terbaharukan dan ramah lingkungan dengan memanfaatkan bakteri E. Coli yang banyak terdapat di alam. MFC dapat digunakan secara langsung untuk membangkitkan energi listrik dari bahan organik, tetapi tegangan yang dihasilkan oleh tipe biasa hanya berkisar 0.6 V. Masalah ini dapat dipecahkan dengan memodifikasi sistem menjadi susunan banyak cell yang terhubung secara seri dan paralel. Tahapan penelitian yang yang dilakukan meliputi penanaman bakteri E. Coli, pembuatan sistem MFC, pengukuran tegangan dan arus dan penyimpanan energi ke baterai. Setelah pengujian dilakukan diperoleh data yang menunjukkan bahwa MFC tipe gabungan dapat menghasilkan keluaran tegangan dan arus yang lebih besar dibandingkan MFC tipe biasa. Hal ini dikarenakan MFC tipe gabungan memanfaatkan karakteristik hubungan seri dan paralel dimana nilai tegangan dan nilai arusnya adalah akumulasi dari total semua sumber tegangan dan sumber arus yang ada.

(2)

v

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Umum………... 6

2.2Microbial Fuel cell... 7

2.3Escherichia Coli……….. 8

2.3.1 Definisi Escherichia Coli...8

(3)

vi

2.3.3 Proses Isolat Bakteri E. Coli ...10

2.4Komponen- Komponen Microbial Fuel Cell ...11

2.4.1 Elektroda………... 12

2.4.2 Proton Exchange Membrane ...12

2.4.3 Katalisator...13

2.4.4 Baterai………..16

2.5Prinsip Kerja Microbial Fuell Cell...18

2.6Desain Umum Microbial Fuel Cell...19

2.6.1 Double Chambered Fuel Cells...19

2.6.2 Single Chambered Fuell Cells...20

2.6.3 Stacked Microbial fuel cells………..21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Metodologi Penelitian...22

BAB IV PERANCANGAN SISTEM 4.1. Flow Chart Sistem...26

4.1.1 Penanaman Bakteri E. Coli dalam MacKonkey Agar...27

4.1.2 Perancangan Sistem Microbial Fuel Cell ...30

4.1.3 Pembuatan Larutan Katalis ...32

4.1.4 Pengukuran ...32

4.2. Perancangan Microbial Fuel Cell Bakteri E.coli Feses Sapi...33

BAB V ANALISA HASIL DAN PEMBAHASAN 5.1. Microbial fuel cell Tipe Seri………...39

5.1.1. Tegangan Open Circuit (VOC) Microbial Fuel Cell Tipe Seri...39

(4)

vii 5.2. Microbial fuel cell Tipe Paralel………...44

5.2.1. Tegangan Open Circuit (VOC) Microbial Fuel Cell Tipe Paralel..44 5.2.2. Microbial Fuel cell Tipe Paralel Kondisi Berbeban...47 5.3 Microbial fuel cell Tipe Seri-paralel...49 5.3.1. Tegangan Open Circuit Microbial Fuel Cell Tipe Seri-paralel....49 5.3.2. Microbial Fuel cell Tipe Seri-paralel Kondisi Berbeban...52 5.4 Rangkaian Ekivalen Microbial Fuel Cell...54 5.5 Penyimpanan Energi Keluaran Microbial Fuel Cell...55 5.6 Perbandingan Energi Listrik Pada MFC Tipe seri, Paralel dan Seri

Paralel...56 BAB VI PENUTUP

6.1 Kesimpulan ... 60 6.2 Saran ... 61 DAFTAR PUSTAKA

(5)

Tugas Akhir

Analisa Perancangan Prototipe

Microbial Fuel Cell

Tipe Seri, Paralel dan

Seri-Paralel dengan Pemanfaatan Bakteri

Escherichia Coli

Sebagai Sumber Energi Terbaharukan

Oleh:

Oki Andrean

No. BP. 07 175 052

Dosen Pembimbing I

:

Melda Latif, MT

NIP. 19690319 199802 2 001

Dosen Pembimbing II:

Prof. Drh. Endang Purwati, MS, Ph.D

NIP. 19510317 197803 2 001

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

(6)

(7)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Seiring perkembangan zaman berbanding lurus dengan kemajuan ilmu dan teknologi. Otomatis akan membutuhkan lebih banyak energi untuk menjaga kemobilitasannya, salah satunya adalah energi listrik. Seakan tidak dapat dipisahkan dari kehidupan manusia, energi listrik secara tidak sadar sudah menjadi kebutuhan primer yang harus dipenuhi setiap saat.

Akan tetapi fenomena yang timbul dewasa ini adalah kekurangan pasokan energi listrik pada negara-negara berkembang umumnya, Indonesia khususnya. Ketidaksiapan Perusahaan Listrik Negara (PLN) untuk menyuplai energi listrik bagi konsumennya yang terus mengalami peningkatan tentu akan menggangu kehandalan energi yang disalurkan. Akibatnya sering terjadi pemadaman bergilir yang menganggu kenyamanan konsumen dalam melakukan aktivitas kesehariannya.

Berbagai cara telah dicoba untuk mengatasi masalah ini, diantaranya dari membangun sumber-sumber pembangkit energi listrik baru berskala besar sampai kepembangkit skala kecil yang dapat diaplikasikan oleh masyarakat luas. Apalagi dengan dimulainya era kebangkitan energi ke-2 pada 2006 silam semakin menggiatkan pengembangan pembangkit energi alternatif dengan mengurangi penggunaan energi berbasis fosil dan minyak bumi.

Salah satu cara pembangkit energi alternatif yang belakangan ini marak dikembangkan oleh para ahli adalah pembangkit berbasis fuel cell. Dengan berbagai keunggulan, yang diantaranya ramah lingkungan dan merupakan sumber yang dapat diperbaharui menjadi nilai tambah tersendiri baginya.

(8)

memproduksi energi listrik arus searah, terdiri dari elektrolit yang memisahkan katoda dari anoda yang bertugas menghantar ion. Adapun jenis Fuel cell yang ada pada saat ini yaitu: Alkaline Fuel cells (AFC); proton elektrolyt membrane (PEM); Phosphoric Acid Fuel cells (PAFC); Molten carbonate Fuel cells (MCFC); Solid oxide Fuel cells (SOFC); Direct methanol Fuel cells(DMFC) dan Microbial Fuel cells (MFC). Semua jenis fuel cell ini ditentukan berdasarkan material elektrolit yang digunakan sebagai penghantar protonnya.

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya, yaitu: “Perancangan Microbial

Fuel Cell dengan Pemanfaatan Bakteri Escherichia Coli Sebagai Biokatalis“ telah didapatkan kerangka dasar sebagai pijakan pengembangan MFC selanjutnya. Disini penulis melihat sebuah masalah klasik yang biasa dialami , yakninya kurang besarnya energi listrik yang dapat dibangkitkan. Hal ini mungkin masih bisa dimaklumi karena penelitian ini masih dalam tahap pengembangan. Namun disini penulis mencoba memecahkan masalah itu dengan cara memodifikasi ulang rancangan microbial fuel cell yang ada, tetapi masih memakai bakteri Escherichia Coli sebagai biokatalisnya.

Dari pemikiran inilah, penulis mencoba mengangkat tugas akhir yang berjudul “Analisa

Perancangan Prototipe Microbial Fuel Cell_{Tipe Seri, Paralel dan Seri-paralel dengan} Pemanfaatan Bakteri Escherichia Coli Sebagai Sumber Energi Terbaharukan”_.

.

1.2. Perumusan Masalah

Secara garis besar rumusan permasalahan yang akan diangkat pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

 Bagaimana proses untuk menghasilkan energi lisrik microbial fuel cell dari bakteri E.

(9)

 Bagaimana cara membuat unit microbial fuel cell yang dapat mengoptimalkan energi

yang dibangkitkan

1.3. Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk :

 Membuat unit microbial fuel cell tipe seri, paralel dan seri-paralel dengan menggunakan

bakteri E. Coli sebagai sumber penghasil hidrogen, sehingga dengan menggunakan prinsip fuel cell dapat menghasilkan arus listrik.

 Pengujian microbial fuel cell bagi tiap-tiap tipenya pada saat kondisi berbeban dan tanpa

beban.

 Menganalisa perbedaan karakteristik hasil penggunaan E. Coli pada microbial fuel cell

tipe seri, paralel dan seri-paralel.

1.4. Manfaat Penelitian

Beberapa manfaat yang mungkin bisa didapat dari penelitian ini adalah :

 Dapat menjadi prototipe alternatif energi listrik skala kecil yang ramah lingkungan.

 Dapat digunakan sebagai standar acuan dalam pembuatan microbial fuel cell dengan

menggunakan bakteri E Coli sebagai sumber penghasil hidrogen.

1.5. Batasan Masalah

Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

 Bakteri yang digunakan adalah E. Coli yang diisolasi dari feses sapi.

(10)

perfluorinated membrane NRE-212 sebagai membran pemisah kamar katoda dan anoda.

 Anoda dan katoda yang digunakan adalah tembaga dan seng.

 Aceptor elektron yang digunakan pada katoda adalah ferrycianida (Fe(CN)6-3 sedangkan

pada anoda methylene blue.

 Baterai yang dipakai untuk penyimpanan energi yang dibangkitkan adalah baterai

rechargeable tipe AA.

 Beban yang digunakan adalah resistor (1 ~ 1000 Ω).

1.6. Sistematika Penulisan

1. Bab I Pendahuluan

Bab ini berisikan latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah dan sistematika penulisan.

2. Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini berisi teori dasar yang menunjang penelitian Tugas Akhir. 3. Bab III Metodologi Penelitian

Bab ini berisi metodologi yang digunakan dalam penelitian Tugas Akhir. 4. Bab IV Perancangan Sistem

Bab ini berisikan tentang tahapam-tahapan beserta penjelasan mengenai sistem yang akan dirancang.

5. Bab V Analisa Hasil dan Pembahasan

Bab ini akan berisikan analisa dan evaluasi terhadap pengujian penelitian Tugas Akhir. 6. Bab VI Penutup

(11)