i
LAPORAN TUGAS AKHIR
Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton
(Pengaruh Arus Listrik Terhadap Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit Natrium Hidroksida)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan S1 (Terapan) pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya
OLEH : TANTI HARYATI
0612 4041 1538
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
PROTOTYPE HYDROGEN FUEL GENERATOR WITH INSULATING COTTON (Pengaruh Supply Arus Listrik Terhadap
Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit Natrium Hidroksida)
Oleh : TANTI HARYATI
0612 4041 1538
Palembang, Juli 2016 Menyetujui,
Pembimbing I, Pembimbing II,
Ir. Sahrul Effendy, M.T. Ir. Erlinawati, M.T.
NIP. 196312231996011001 NIP. 196107051988112001
Mengetahui,
Ketua Program Studi Ketua Jurusan Teknik Kimia
S1 (Terapan) Teknik Energi
Ir. Arizal Aswan, M.T. Adi Syakdani, S.T., M.T.
iii Motto :
َنِيْيِبَّنل ا َعَه ُهَرْج َأ ىَطْعُيَو ِم َلْس لإ ْا ُنْى ُر : ِنْلِول ْا ُبِل اَط ، ِةَوْح َّبلا ُبِلاَط : ِنْلِعْل ا ُبِل اِط “Orang yang menuntut ilmu berarti menuntut rahmat; orang yang menuntut ilmu berarti menjalankan rukun Islam dan Pahala yang diberikan kepada sama dengan para Nabi”. (HR. Dailani dari Anas r.a)
Man Jadda Wajadda (Siapa Bersungguh-sungguh pasti Berhasil) Man Shabara Zhafira (Siapa yang bersabar pasti beruntung)
Man Sara Ala Darbi Wasala (Siapa menapaki jalan-Nya akan sampai ke tujuan)
Ku olah kata, kubaca makna, kuikat dalam alenia, kubingkai dalam bab sejumlah lima, jadilah mahakarya, gelar sarjana kuterima, orang tua, calon suami dan calon mertua pun bahagia.
Kupersembahkan Untuk :
Allah SWT beserta Rasul-Nya yang selalu mengiringi setiap langkahku dan memberikan segala keberkahan-Nya untukku.
Kedua almarhum orang tuaku yang semasa hidupnya tak pernah berhenti memberikan kasih sayang, pengorbanan, semangat dan kenangan yang tak tergantikan. Semoga kita dipertemukan kembali di Jannah-Nya.
Kedua Adikku Imam dan Tika yang selalu ada disampingku dan selalu memberikan dukungan serta doa.
Semua keluarga besarku yang telah banyak membantu dalam segala hal.
Kedua pembimbingku Ir. Sahrul Effendy, M.T. dan Ir. Erlinawati, M.T. yang tanpa lelah dan dengan sabar memberikan bimbingan dan nasihat sampai selesainya laporan ini.
Teman satu tim, Ardi, Daniel, Egit, dan Rani. Layaknya Hidrogen yang memiliki nomer atom 1, kita pun harus menjadi pemuda-pemudi nomer 1 yang paling terdepan.
Teman sejawatku, Alrissa, Shellya, Yuni, dan Deni yang selalu memberikan semangat, dukungan dan doa meski jarang bertatap muka.
iv ABSTRAK
Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton
(Pengaruh Arus Listrik Terhadap Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit Natrium Hidroksida)
(Tanti Haryati, 2016 : 51 halaman, 21 tabel, 19 gambar, 4 lampiran)
Elektrolisis air adalah proses penguraian senyawa air menjadi oksigen dan hidrogen gas dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Arus akan menghantarkan listrik ke elektroda sehingga akan terjadi reaksi reduksi di katoda dan membentuk gas hidrogen. Untuk mempercepat proses elektrolisis diperlukan larutan elektrolit sebagai larutan yang bersifat menghantarkan listrik. Pada umumnya proses elektrolisis yang dilakukan untuk menghasilkan gas oksigen dan gas hidrogen menggunakan larutan alkali. Larutan alkali yang digunakan adalah larutan NaOH. Larutan tersebut merupakan elektrolit kuat yang dapat menghantarkan arus listrik dengan baik. Elektroda yang digunakan adalah pipa stainless steel yang tahan terhadap karat dengan ditambahkan bahan penyekat kain katun yang berfungsi sebagai penyekat atau pembatas antara zona katoda dan anoda. Dengan merancang alat Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Catoon, dapat dihasilkan gas hidrogen berdasarkan pengaruh arus listrik. Variasi arus listrik yang digunakan yaitu 2,5 A, 5 A, 7,5 A, 9,5 A dan 11 A. Semakin tinggi arus listrik yang disuplai maka produksi gas hidrogen akan semakin banyak. Produksi gas hidrogen yang paling banyak dihasilkan adalah pada arus 11 A dengan 100,65 ml gas hidrogen. Sedangkan efisiensi berbanding terbalik dengan produksi gas hidrogen. Efisiensi tertinggi dihasilkan pada arus 5 A yaitu 20,20% sedangkan yang terendah adalah 14,81% dihasilkan pada arus 11 A.
v ABSTRAK
Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton
(The Influences Of Electric Current Supply To The Production Of Hydrogen Gaas With Sodium Hydroxide Electrolyte )
(Tanti Haryati, 2016 : 51 pages, 21 tables, 19 figures, 4 appendixes)
Electrolysis of water is the decomposition of the compound water into oxygen and hydrogen gas by using an electric current through the water. Current will conduct electricity to the electrodes so that there will be a reduction reaction in the cathode and form hydrogen gas. To speed up the process of electrolysis required electrolyte solution as a solution that is both conduct electricity. In general electrolysis processes undertaken to produce oxygen gas and hydrogen gas using alkaline solution. Alkaline solution used is NaOH. The solution is a strong electrolyte that can conduct electric current well. The electrodes used are stainless steel pipe which is resistant to corrosion with insulating material added cotton fabric that serves as insulator or barrier zone between the cathode and the anode. By designing Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating catoon, hydrogen gas may be generated based on the effect of electric current. Variations of the electrical current used is 2.5 A, 5 A, 7.5 A, 9.5 A and 11 A. The higher the electrical current supplied to the production of hydrogen gas will be many more. The production of hydrogen gas is the most widely produced on the current 11 A with 100.65 ml of hydrogen gas. While efficiency is inversely proportional to the production of hydrogen gas. The highest efficiency resulting in current of 5 A is 20.20% whereas the lowest was 14.81% resulting in the current 11 A.
vi
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir
yang berjudul “Prototype Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton
(Pengaruh Suplai Arus Listrik Terhadap Produksi Gas Hidrogen dengan Elektrolit Natrium Hidroksida)”.
Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi di Politeknik Negeri Sriwijaya. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi penelitian yang dilakukan pada bulan April-Juni 2016.
Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat :
1. Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karuniaNya
2. Dr. Ing. Ahmad Taqwa, M.T selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya 3. Adi Syakdani, S.T, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik
Negeri Sriwijaya
4. Ahmad Zikri, S.T, M.T. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik
Negeri Sriwijaya
5. Ir. Arizal Aswan, M.T. selaku Ketua Program Studi D-IV Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya
6. Ir. Sahrul Effendy, M.T selaku Pembimbing I di Politeknik Negeri Sriwijaya 7. Ir. Erlinawati, M.T selaku Pembimbing II di Politeknik Negeri Sriwijaya 8. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan Teknik Kimia dan Teknik
Energi.
9. Kedua orang tua dan seluruh keluarga besar yang telah memberikan bantuan baik secara moril maupun materi.
vii
Penulis menyadari bahwa banyak kekurangan dan ketidaksempurnaan dalam penulisan laporan ini. Oleh karena itu, penulis mengharapkan adanya saran atau kritik yang sifatnya membangun dari para pembaca dan dosen bersangkutan, untuk kesempurnaan penulisan dimasa yang akan datang. Semoga laporan ini dapat memberikan wawasan dan pengetahuan baru bagi kita semua.
Palembang, Juli 2016
viii DAFTAR ISI
ABSTRAK ... iv
KATA PENGANTAR ... vi
DAFTAR ISI ... viii
DAFTAR TABEL ... x
DAFTAR GAMBAR ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Tujuan Penelitian ... 2
1.3 Manfaat Penelitian ... 2
1.4 Rumusan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Elektrolisis Air ... ... 4
2.2 Sel Elektrolisis ... 5
2.3 Deret Volta... 8
2.4 Hukum Faraday ... 9
2.5 Elektrolit ... 11
2.6 Elektroda ... 12
2.7 Air ... 16
2.8 Hidrogen ... 17
2.9 Bahan Penyekat ... 19
2.10 Energi dan Daya Listrik ... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pendekatan Desain Fungsional ... 27
3.2 Pendekatan Desain Struktural ... 27
3.3 Pertimbangan Percobaan ... 29
3.4 Waktu dan Tempat Penelitian ... 29
3.5 Bahan dan Alat ... 30
3.6 Perlakuan dan Rancangan Percobaan ... 30
3.7 Pengamatan ... 30
3.8 Prosedur Percobaan ... 31
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Penelitian ... 33
ix BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ... 39
5.2 Saran ... 39
DAFTAR PUSTAKA ... 40
x
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Proses Elektrolisis Air ... 4
2. Pipa Stainless Steel ... 16
3. Ukuran Pori-Pori Bahan Penyekat Kain Katun... 23
3. Tampak Depan Alat Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton ... 27
4. Tampak Atas Alat Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton ... 27
5. Tampak Samping Alat Hydrogen Fuel Generator With Insulating Cotton ... 28
6. Grafik Arus Listrik Vs Volume Gas Hidrogen ... 35
7. Grafik Arus Listrik Vs Volume Gas Hidrogen Elektrolit NaOH dan KOH ... 36
8. Grafik Arus Lisstrik Vs Efisiensi Alat ... 37
9. Blok Diagram Neraca Massa Pada Proses Elektrolisis ... 51
10. Tangki Penampung Gas ... 56
11. Pipa Flashback Aresstor ... 56
12. Pipa Stainless Steel Elektroda ... 56
13. DC supply 6-12 volt ... 56
14. Flashback Aresstor ... 56
15. Tang Meter ... 56
16. Sambungan Pipa ... 57
17. Proses Perakitan Elektroda... 57
18. Proses Perakitan Tabung Gas Penampung ... 57
19. Keseluruhan Alat Beserta Rangkaian ... 58
20. Uji Bakar Gas Hidrogen ... 58
21. Uji Bakar Terhadap Aluminium... 59
xi
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Sifat Daya Hantar Listrik Elektrolit dalam Larutan ... 12
2. Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda... ... 14
3. Ketetapan Fisik Air ... 17
4. Gas Hidrogen dan Oksigen Secara Praktek ... 33
5. Efisiensi Alat Pada Proses Elektrolisis ... 33
6. Gas Hidrogen dengan Elektrolit NaOH dan KOH ... 33
7. Konversi dari Voltase ke Arus Listrik ... 42
8. Volume Hasil Elektrolisis Sebelum dan Sesudah ... 42
9. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 2,5 A (11 Volt)... 43
10. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 5 A (12 Volt) ... 43
11. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 7,5 A (13 Volt)... 44
12. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 9,5 A (14 Volt)... 44
13. Data Pengamatan Saat Arus Listrik 11 A (15 Volt)... 45
14. Waktu Elektrolisis Per Konsentrasi dan Arus Yang Digunakan ... 46
15. Volume Elektrolisis Per Konsentrasi dan Arus Yang Digunakan ... 46
16. Data Perbandingan Tekanan Pressure Gauge dan Tekanan Tabung ... 47
17. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Teoritis ... 49
18. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (1,25 M) ... 50
19. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (1 M) ... 51
20. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (0,75 M) ... 51
21. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (0,5 M) ... 51
22. Jumlah Gas dengan Variasi Arus Listrik Secara Praktek (0,25 M) ... 52
23. Efisiensi Alat Berdasarkan Arus Listrik Yang Digunakan ... 53
xii
