MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA BATERAI (BAT)

(1)

MODUL PRAKTIKUM

LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA

BATERAI (BAT)

Disusun oleh:

Jeffrey Pradipta Wijana Robby Sukma Dharmawan

Dr. Isdiriayani Nurdin Hary Devianto, Ph.D Dr. Ardiyan Harimawan

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG

2013

(2)

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Baterai

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ... i

DAFTAR GAMBAR ... ii

DAFTAR TABEL ... iii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN... 2

2.1. Tujuan ... 2

2.2. Sasaran ... 2

BAB III RANCANGAN PERCOBAAN ... 3

3.1. Perangkat dan Alat Ukur ... 3

3.2. Bahan ... 3

3.3. Kondisi Percobaan ... 3

BAB IVPROSEDUR KERJA ... 4

4.1. Langkah Percobaan... 4

DAFTAR PUSTAKA ... 8

LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH ... 9

A.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor ... 9

A.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai ... 9

A.3. Penentuan Kapasitas Baterai ... 9

A.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder ... 10

LAMPIRAN B PROSEDUR PERHITUNGAN ... 11

B.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor ... 11

B.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai ... 11

B.3. Penentuan Kapasitas Baterai ... 11

B.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder ... 11

LAMPIRAN C DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR ... 12

C.1. Nilai Tahanan Resistor ... 12

LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA ... 13

(3)

BAT ii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 4.1 Prosesdur penentuan nilai tahanan resistor ... 4

Gambar 4.2 Prosedur penentuan tegangan dan arus baterai ... 5

Gambar 4.3 Prosedur penentuan kapasitas baterai ... 6

Gambar 4.4 Prosedur penentuan efisiensi baterai ... 7

(4)

DAFTAR TABEL

Tabel A.1 Nilai tahanan resistor ... 9

Tabel A.2 Nilai tegangan dan arus baterai ... 9

Tabel A.3 Nilai kapasitas baterai ... 9

Tabel A.4 Efisiensi baterai sekuner ... 10

Tabel C.1 Nilai tahanan resistor berdasarkan warna ... 12

(5)

BAT 1

BAB I

PENDAHULUAN

Sebuah baterai listrik adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia yang mengubah energi kimia yang disimpan menjadi energi listrik. Setiap baterai terdiri dari elektroda negatif (anoda) sebagai tempat berlangsungnya reaksi oksidasi, elektroda positif (katoda) sebagai tempat berlangsungnya reaksi reduksi, elektrolit sebagai media ion untuk bergerak dari anoda ke katoda selama proses discharging (dan kembali selama recharging) dan terminal yang memungkinkan arus mengalir dari baterai untuk memberikan energi listrik.

Baterai dapat dikategorikan menjadi dua, yang pertama adalah baterai primer (baterai

"sekali pakai") yang digunakan sekali dan dibuang, sedangkan yang kedua adalah baterai sekunder (baterai isi ulang) yang setelah habis digunakan dapat diisi ulang beberapa kali.

Baterai terbuat dari berbagai bahan seperti berbagai jenis logam, karbon, polimer dan bahkan udara. Yang paling umum adalah baterai timbal-asam (lead acid battery) yang digunakan dalam kendaraan dan baterai lithium ion yang digunakan untuk barang elektronik portabel.

Baterai tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran, dari sel mini yang digunakan untuk alat bantu dengar listrik dan jam tangan, hingga baterai seukuran ruang tidur yang memberikan daya siaga untuk proses telekomunikasi dan pusat data komputer.

Penelitian dan pengembangan baterai akhir-akhir ini cukup signifikan, karena baterai diharapkan dapat memberikan solusi untuk penyimpanan energi dalam transisi dari bahan bakar fosil ke energi alternatif, baik untuk transportasi dan produksi listrik, serta untuk mengaktifkan berbagai perangkat portabel dari semua jenis.

(6)

BAB II

TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN

2.1. Tujuan

Praktikum ini dilakukan dengan tujuan untuk memahami fenomena proses discharging dan recharging baterai secara elektrokimia beserta penggunaannya di dalam rangkaian listrik sederhana.

2.2. Sasaran

Pada akhir praktikum diharapkan dapat diidentifikasi : 1. Diagram potensial – arus dari suatu beban listrik tertentu.

2. Perbedaan rangkaian listrik seri, paralel, maupun kombinasi seri dan paralel.

3. Proses discharging dan recharging dari baterai sekunder.

(7)

BAT 3

BAB III

RANCANGAN PERCOBAAN

3.1. Perangkat dan Alat Ukur

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan adalah sebagai berikut:

1. Baterai Sekunder AA dan accumulator 12 V 2. Power supply

3.

4. Amperemeter 5. Voltmeter 6. Ohmmeter

7. Kabel tembaga + jepit buaya

3.2. Bahan

Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan adalah:

1. Baterai AA 2. Baterai AAA 3. Baterai R 4. Baterai D 5. Baterai 9 V 6. Resistor

3.3. Kondisi Percobaan

Kondisi percobaan terdiri dari variabel percobaan yang dibuat tetap dan variabel percobaan yang divariasikan.

1. Variabel yang dibuat tetap

a) Tekanan udara ruang (660 - 700 mmHg) b) Temperatur ruang (23 – 28 ^oC)

2. Variabel yang divariasikan

a) Konfigurasi rangkaian seri, paralel, dan seri-paralel b) Tegangan dan arus untuk baterai dan accumulator

(8)

BAB IV PROSEDUR KERJA

4.1. Langkah Percobaan

Prosedur percobaan meliputi penentuan nilai resistor, prosedur penentuan tegangan dan arus baterai dengan variasi konfigurasi rangkaian, serta penentuan kapasitas dan efisiensi baterai sekunder.

1. Penentuan nilai tahanan resistor

Buat rangkaian resistor

Hubungkan Rangkaian Resistor dengan

Ohmmeter

Pengolahan Data dan Bandingkan data dengan

Literatur Mulai

Selesai Data Literatur

Gambar 4.1 Prosesdur penentuan nilai tahanan resistor

(9)

BAT 5

2. Penentuan tegangan dan arus baterai dengan variasi konfigurasi rangkaian pada rangkaian listrik tertutup.

 Penentuan tegangan dilakukan dengan menggunakan voltmeter yang dipasang paralel dengan beban yang akan diukur, sedangkan penentuan arus dilakukan dengan menggunakan amperemeter yang dipasang seri dengan beban yang akan diukur.

Buat rangkaian listrik tertutup

Hubungkan Rangkaian listrik dengan voltmeter

dan amperemeter

Pengambilan data Mulai

Data Ubah konfigurasi

rangkaian listrik

Pengolahan data dan Bandingkan terhadap

literatur

Gambar 4.2 Prosedur penentuan tegangan dan arus baterai

(10)

3. Penentuan kapasitas baterai

dan amperemeter

Baca nilai arus dan tegangan tiap selang

waktu yang sudah ditentukan selama 1 jam

Mulai

Data

Pengolahan data dan Bandignkan terhadap

literatur Pengambilan data

Gambar 4.3 Prosedur penentuan kapasitas baterai

(11)

BAT 7

4. Penentuan efisiensi baterai sekunder

 perhitungan efisiensi dilakukan berdasarkan rasio slope kurva discharging terhadap slope kurva charging.

dan amperemeter

Baca nilai arus dan tegangan tiap selang

waktu yang sudah ditentukan selama 1 jam

Mulai

Selesai

Data

Pengolahan data dan Bandignkan terhadap

literatur Ubah rangkaian listrik dengan menambahkan power supply / adaptor

Sesuaikan nilai kuat arus sehingga nilainya sama

dengan saat posisi discharge

Pengambilan Data

Gambar 4.4 Prosedur penentuan efisiensi baterai

(12)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Bagotsky, V.S., 2006, Fundamental of Electrochemistry, 2nd Ed., John Wiley & Sons Inc.

[2] Prentice, G., 1991, Electrochemical Engineering Principles, Prentice-Hall International, Inc.

[3] Rahn, C. D., Wang, C.-Y., 2013, Battery Systems Engineering, John Wiley & Sons Inc.

(13)

BAT 9

LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH

A.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor

Tabel A.1 Nilai tahanan resistor

No. Skema Rangkaian Listrik

Nilai Tahanan Berdasarkan

Perhitungan (Ω) Nilai Tahanan Terukur (Ω) Galat (%)

A.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai

Tabel A.2 Nilai tegangan dan arus baterai

No. Skema Rangkaian Listrik

Nilai Tahanan Berdasarkan

Perhitungan (Ω) Nilai Tegangan Terukur(V) Nilai Arus Terukur (A)

A.3. Penentuan Kapasitas Baterai

Tabel A.3 Nilai kapasitas baterai

No. Jenis Baterai dan Tahanan

Terhubung Waktu (menit) Nilai Tegangan Terukur(V) Nilai Arus Terukur (A)

(14)

A.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder

Tabel A.4 Efisiensi baterai sekuner

No. Jenis Baterai dan Tahanan

Terhubung Waktu (menit) Nilai Tegangan saat discharging (V)

Nilai Tegangan saat charging (V)

(15)

BAT 11

LAMPIRAN B

PROSEDUR PERHITUNGAN

B.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor

 Seri:

 Paralel:

B.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai

 Seri:

 Paralel:

B.3. Penentuan Kapasitas Baterai

B.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder

(16)

LAMPIRAN C

DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR

C.1. Nilai Tahanan Resistor

Tabel C.1 Nilai tahanan resistor berdasarkan warna

Warna Warna ke 1 Warna ke 2 Warna ke 3 Warna ke 4

Hitam - 0 -

Coklat 1 1 0

Merah 2 2 00

Orange 3 3 000

Kuning 4 4 0000

Hijau 5 5 00000

Biru 6 6 000000

Ungu 7 7 0000000

Abu abu 8 8

Putih 9 9

Emas Toleransi 5%

Perak Toleransi 10%

(17)

BAT 13

LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA

Laboratorium Instruksional Teknik Kimia Semester I-2013/2014

Kode/Nama Modul : KOR2 / Baterai Elektrokimia

Asisten Modul : Jeffrey Pradipta W / Robby Sukma D.

Dosen Pembimbing : Dr. Hary Devianto

Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan

Hubungan arus pendek - Segera lepas salah satu sambungan kabel pada rangkaian.

- Periksa alat yang menyebabkan hubungan arus pendek.

Tersengat listrik - Segera matikan alat yang tersambung

dengan sumber arus AC.

Perlengkapan keselamatan kerja

Sarung tangan Jas laboratorium Goggle

Asisten Modul Dosen Pembimbing

Robby Sukma D. Jeffrey Pradipta W Hary Devianto, Ph.D

Koordinator Laboratorium Instruksional Program Studi Teknik Kimia ITB

Dr. Ardiyan Harimawan