BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Seiring perkembangan ilmu dan teknologi yang
semakin pesat, kebutuhan akan bahan bakar semakin meningkat, sedangkan cadangan
bahan bakar minyak yang ada di perut bumi semakin menipis dan suatu saat nanti
akan habis. Oleh karena itu berbagai kemampuan manusia dikerahkan untuk mencari
sumber energy baru untuk menggantikan sumber energy dari bahan bakar minyak
atau bahan bakar fosil.
Suatu sumber energy alternatif yang memiliki
keunggulan terbaik adalah “sel bahan bakar oksida pada” atau “ solid
oxide fuel cells” yang selanjutnya dapat kita sebut saja “ fuel
cell” . Keunggulannya adalah menggunakan elektroda-elektroda yang tidak
mahal, dan elektrolit padat. Energi yang dihasilkan adalah energi listrik yang
mudah diubah bentuk ke energi lain. Dan yang paling menjanjikan adalah tidak
menimbulkan emisi gas buang yang berbahaya bagi manusia maupun lingkungan
alam. Sel bahan bakar adalah alat yang mampu membangkitkan arus listrik dengan
memanfaatkan adanya reaksi kimia. Setiap sel bahan bakar memiliki dua
elektroda, satu positif dan yang lainnya negatif, yang lazim disebut anoda dan
katoda. Reaksi yang menghasilkan listrik adalah reaksi yang terjadi pada
elektroda.
Sel bahan bakar adalah alat
yang mampu membangkitkan arus listrik dengan memanfaatkanadanya reaksi kimia. Setiap
sel bahan bakar memiliki dua elektroda, satu positif dan yang lainnyanegatif,
yang lazim disebut anoda dan katoda.Reaksi yang menghasilkan listrik adalah
reaksi yangterjadi pada elektroda.
Oleh karena itu berbagai
kemampuan manusia dikerahkanuntuk mencari sumber energi baru untuk menggantikan
sumber energi dari bahan bakar minyakatau bahan bakar fosil.Suatu sumber energi
alternatif yang memiliki keunggulan terbaik adalah 'sel bahan bakaroksida padat
atau "solid oxide fuel cells", yang selanjutnya dapat kita sebut saja
"fuel cell".
1.2 Tujuan Perobaan
1. Untuk mengetahui prinsip kerja fuel
cell.
2. Untuk mengetahui prinsip kerja
electrolyzer.
3. Untuk melihat karakteristik tegangan-arus
dari electrolyzer.
4. Untuk mengetahui perbedaan fuel cell
dan electrolyzer.
BAB II
DASAR TEORI
Sekitar 175 tahun telah berlalu sejak penemuan sel bahan bakar (FC) oleh
Schoenbein und Grove,1 tapi sampai sekarang, hanya penetrasi pasar terbatas
yang terjadi meskipun efisiensi konversi energi berpotensi tinggi teknologi FC.
Pengembangan yang sangat sukses dari generator listrik dan mesin pembakaran
internal (ICE) untuk mobil dan tantangan yang terkait dengan pemilihan material
dan kinetika elektroda membuat janji sel bahan bakar hampir terlupakan di abad
awal atau lebih sejak penemuannya. Pada paruh pertama abad ke-20, ada upaya
terisolasi untuk mengembangkan FC, seperti oleh Francis T. Bacon, yang memulai
alkaline nya pengembangan sel bahan bakar (AFC) pada tahun 1932 dan menyajikan
5 kW . praktis sistem pada tahun 1959.
Pada tahun yang sama, Harry K. Ihrig
(Allis-Chalmers) mendemonstrasikan kendaraan FC pertama, traktor bertenaga AFC
15 Kw Pada 1960-an dan 1970-an, FC menemukan aplikasi dalam program luar
angkasa (AFC-Apollo, dan sel bahan bakar elektrolit polimer (PEFC)-Gemini).
Namun, perkembangan ini terjadi tanpa dampak yang berarti di sektor sipil.
Ketersediaan energi yang melimpah selanjutnya bertentangan dengan FC
komersialisasi. Hanya dengan krisis minyak pertama di awal 1970-an, efisiensi
energi kembali ditangani, menyebabkan peningkatan Kegiatan pengembangan FC di
tahun-tahun berikutnya. Namun, terlepas dari semua kegiatan perkembangan ini,
tidak ada pasar komersial ditemukan untuk FC. Di awal 1990-an, masalah
lingkungan dan sumber daya global serta yang terkait undang-undang, seperti
Clean Air Act dan Zero Emission Mandates di California, mendorong industri
otomotif untuk mengembangkan kendaraan listrik (EV), juga didukung oleh FC.
Pada tahun 1997, Daimler-Benz mengumumkan pengenalan pasar komersial FC-EVs
untuk tahun 2004. Meskipun ini tanggal dianggap sekitar 10 tahun terlalu dini,
pengumumannya memicu kebangkitan dalam pengembangan FC. Hampir semua mobil
produsen di seluruh dunia memulai program pengembangan FC-EV setelah 1997, yang
mengarah pada dorongan besar dalam pemahaman mendasar dan a penurunan biaya
secara bersamaan. Hari ini, biaya FC masih dipertimbangkan juga tinggi untuk
komersialisasi tanpa subsidi. Perkembangan yang menjanjikan telah terjadi
selain dari aplikasi kendaraan jalan ringan; contoh termasuk FC untuk
residensial gabungan panas dan daya (CHP), propulsi forklift, pembangkit
listrik cadangan, dan off grid dan daya portabel. Kemajuan besar dan sikap
optimis dalam Area PEFC juga ditransfer ke teknologi FC lainnya meskipun tumpang
tindih teknis dengan sel bahan bakar asam fosfat (PAFC), cair sel bahan bakar
karbonat (MCFC), dan sel bahan bakar oksida padat (SOFC) rendah. Periode
euforia yang tercipta di awal milenium baru, namun, tidak mengarah pada
penetrasi pasar yang luas dari aplikasi FC. Kekecewaan terjadi hampir sampai
akhir dekade pertama abad ke 21.
Suhu kerja (T) dari sel bahan bakar, yang diatur
oleh elektrolit, tentukan:
• efisiensi : dengan meningkatkan T resistivitas internal dan polarisasi
berkurang, yang mengkompensasi Penurunan tegangan tergantung-T
• waktu mulai: waktu untuk mencapai pengoperasian yang optimal suhu, yang
meningkat dengan meningkatnya T
• perilaku dinamis: perubahan beban menyebabkan suhu perubahan dan
perubahan (ekspansi/kontraksi) dalam tumpukan material, menghasilkan tekanan
mekanis, yang memberikan naik ke pengurangan seumur hidup. Hal ini terutama
berlaku di high temperatur (HT) FC dengan komponen keramiknya. Parameter ini
memberikan indikasi pertama untuk kemungkinan aplikasi teknologi FC.
Untuk aplikasi stasioner besar, kami membutuhkan
sistem dengan efisiensi tinggi; waktu start-up dan dinamika beban-berikut
adalah pertimbangan sekunder, dan biasanya MCFC atau SOFC akan disukai. Untuk
aplikasi seluler dan portabel, yang utama parameter adalah waktu start-up yang
singkat (bahkan dari suhu di bawah 0 °C) dan dinamika mengikuti beban tinggi,
dan karenanya di sini PEFC adalah sistem pilihan. Parameter seleksi lebih
lanjut untuk teknologi FC tersedia bahan bakar. Dari sudut pandang elektrokimia,
hidrogen adalah yang terbaik
bahan bakar sebagai reaksi langsungnya memberikan kepadatan daya sistem
yang tinggi, tetapi menggunakan tetapi hidrogen menyebabkan tantangan logistik
dalam pasokan bahan bakar. Oleh karena itu cair bahan bakar lebih disukai. Di
antara bahan bakar cair, metanol bereaksi secara langsung elektrokimia dengan
harga yang wajar, namun, dengan jauh lebih rendah kerapatan daya daripada FC
hidrogen langsung (<20% dari H2). Kebanyakan lainnya bahan bakar cair, serta
gas alam (NG) harus dikonversi melalui berubah menjadi gas yang kaya akan H2.
Namun, karena jaringan NG yang padat, gas alam tersedia secara luas. Proses
reformasi hidrokarbon menghasilkan racun katalis seperti: sebagai CO, yang
terdesorbsi secara termal dengan meningkatnya operasi sel bahan bakar suhu.
Jadi HT-FC kurang kompleks, mengingat bahan bakarnya lebih mudah pengelolaan. Beberapa
pekerja melakukan penelitian untuk menemukan kondisi optimal untuk
menghilangkan elektrolit besi dan kromium dari solusi bantalan uranium. Ungkapan
"kondisi optimal" akan sering disebutkan dalam diskusi selanjutnya
tentang elektrolisis merkuri-katoda. Istilah ini, setiap kali digunakan, akan
merujuk pada kondisi berikut: saat ini 5,0 amp tegangan, cukup untuk
menghasilkan arus ini: keasaman 1.0N, volume elektrolit 50 ml, anoda spiral
platinum datar: area katoda, 21 cm2 jenis pengadukan, hanya katoda konten
uranium 0,25 g. Elektrolisis proyekbiasanya dilakukan dalam media asam sulfat,
tetapi asam perklorat juga telah digunakan, serta larutan asam hidroklorat
dengan anoda iridium-platinum 10 persen. (Garche, 2015) Furman dan McDuffie telah
menggunakan sel elektrolisis diafragma, di mana pengotordielektrolisis keluar
dari katoda merkuri secepat mereka disimpan di dalamnya, fungsi ini dicapai
dengan menggunakan sel dua kompartemen yang mirip dengan yang dijelaskan oleh
Smith, bagian bawah dari kedua kompartemen menjadi kolam merkuri yang sama. Satu kompartemen berisi larutan
sampel asam dan menggunakan elektroda merkuri sebagai katoda. Kompartemen lain
mengandung larutan asam encer, di mana elektroda merkuri bertindak sebagai
anoda. Asam, lebih disukai perklorik, yang digunakan dalam komposisi yang
terakhir haruslah asam yang tidak membentuk garam yang tidak larut dengan ion
merkuri (I) kecuali ada buffer reduksi oksidasi untuk mencegah oksidasi merkuri
pada anoda merkuri.
Furman dan McDuffie menyarankan menggunakan sistem
besi (II) / (III) [atau sistem timah (II) / (IV)] untuk tujuan ini.Dalam
operasi, pengotor disimpan dalam katoda merkuri dari kompartemen pertama,
berisi sampel dan kemudian diangkut, dengan mengaduk merkuri, ke kompartemen
kedua, di mana mereka dikeluarkan dari anoda merkuiy. Logam-logam yang lebih
mudah teroksidasi daripada merkuri akan dilarutkan dari merkuri yang tidak
murni lebih disukai daripada oksidasi merkuri.
Elektrolisis
dari Medium Asam Sulfat. Pengurangan
secara elektrolitik dari larutan asam sulfat dari campuran uranyl sulfate dan
ferric sulfate pertama-tama menghasilkan perubahan warna dari kuning menjadi
hijau ketika ion uranium (VI) dan besi (III) direduksi menjadi kuadrivalen dan
bivalen menyatakan masing-masing. Endapan besi bivalen kemudian terjadi,
disertai dengan reduksi parsial uranium kuadrivalen menjadi bentuk trivalen
merah.Potensi reduksi oksidasi untuk reaksi ini diberikan oleh Latimer.
Akan diamati bahwa 4 mol ion hidrogen diperlukan
untuk reduksi lengkap 1 mol ion uranium (VI) menjadi bentuk kuadrivalen, tetapi
2 mol ion hidrogen secara bersamaan diproduksidi anoda oleh oksidasi air. Jelas,
jika kurang dari 2 mol ion hidrogen berlebih yang dipersyaratkanpada awalnya
hadir untuk setiap mol ion uranium (VI), pengendapan uranium (IV) oksida
terhidrasiakan terjadi. Laju
Deposisi sebagai Fungsi Konsentrasi Asam. Dalam bagian berikut laju pengendapandinyatakan
baik secara tidak langsung, karena waktu elektrolisis diperlukan untuk
memperoleh uji
kualitatif negatif untuk unsur dalam elektrolit, atau secara langsung, sebagai laju rata-rata,atau
sebagai jumlah gram diendapkan dibagi dengan total waktu yang diperlukan untuk
deposisi lengkap.
Temuan Pavlish dan Sullivan, yang menunjukkan bahwa
peningkatan konsentrasi asamsulfat bebas meningkatkan waktu elektrolisis untuk
zat besi, dikonfirmasi. Fenomena yang samadiamati untuk kromium, mangan, molibdenum,
dan elektrolit nikel di hadapan uraniam, tetapi tidakuntuk elektrolisis tembaga
dan seng. Ditemukan bahwa waktu yang dibutuhkan untuk reduction lengkap besi
(III) menjadi besi (II) dan besi (II) menjadi besi (0) kira-kira dua kali lipat
ketikakeasaman meningkat dari 1,0N menjadi 5,0N.Dimana reduksi zat besi (I)
menjadi zat besi (II)terbukti secara nyata dihambat dengan meningkatkan
keasaman. Fakta ini
dapat dikaitkan denganpembentukan ancdie asam perdisalfuric, dengan akibat
oksidasi besi (I) menjadi besi (III).
Efek keasaman pada deposisi elektrolitik kromium
telah dipelajari.Dengan sampel yangmengandung uranium, besarnya efek ini bahkan
lebih besar daripada pengaruhnya terhadappenurunan besi. Ketika sampel yang
mengandung ion kromium (III) dan uranium dielektrolisisdalam kondisi yang sama
seperti yang digunakan untuk larutan besi encer, waktu pengendapanmeningkat
sekitar empat kali lipat ketika keasaman meningkat dari 0,2N menjadi 2N.
Padakeasaman yang lebih tinggi, kromium (VI) telah ditemukan dalam elektrolit
setelah elektrolisislarutan yang awalnya hanya mengandung kromium (III). (Rodden,
1945)
Seiring
perkembangan ilmu dan teknologi yang semakin pesat, kebutuhan akan bahan
bakarsemakin meningkat, sedangkan cadangan bahan bakar minyak yang ada di perut
bumi semakinmenipis dan suatu saat nanti akan habis.
Oleh karena itu berbagai kemampuan manusia
dikerahkanuntuk mencari sumber energi baru untuk menggantikan sumber energi
dari bahan bakar minyakatau bahan bakar fosil.Suatu sumber energi alternatif
yang memiliki keunggulan terbaik adalah 'sel bahan bakaroksida padat atau
"solid oxide fuel cells", yang selanjutnya dapat kita sebut saja
"fuel cell".
Keunggulannya adalah menggunakan elektroda-elektroda
yang tidak mahal, dan elektrolit padat.Energi yang dihasilkan adalah energi
listrik yang mudah diubah ke bentuk energi lain. Dan yangpaling menjanjikan
adalah tidak menimbulkan emisi gas buang yang berbahaya bagi manusiamaupun
lingkungan alam.
Tujuan dari penulisan ini adalah untuk menginformasikan
adanyasumber energi alternatif yang sekarang sudah dapat digunakan untuk
kebutuhan sehari-harimanusia, misalnya sebagai penggerak alat-alat
transformasi, mobil dan kebutuhan energi lain.Tentunya karena masih relatif
baru maka belum dapat digunakan orang secara umum.Masihdibutuhkan penelitian
dan pengembangan lebih lanjut untuk dapat diproduksi secara komersil.Berikut
adalah perkenalan tentang kemajuan dalam pembelajaran penelitian mengenai Sel
BahanBakar Oksida Zat Padat (Solid Oxide Fuel Cell).
Kesimpulan memutuskan bahwa Oksida Zat Padatadalah
pilihan terbaik karena tidak membutuhkan elektroda-elektroda yang mahal dan
elektrolitnya berupa zat padat.Sel bahan bakar adalah alat yang mampu
membangkitkan arus listrik dengan memanfaatkanadanya reaksi kimia.
Setiap sel bahan bakar memiliki dua elektroda, satu
positif dan yang lainnyanegatif, yang lazim disebut anoda dan katoda.Reaksi
yang menghasilkan listrik adalah reaksi yangterjadi pada elektroda.Setiap sel
bahan bakar juga memiliki elektrolit yang membawa partikel-partikel
berlistrikdari satu elektroda ke elektroda lainnya.Pada setiap sel bahan bakar
juga terdapat katalis yangberfungsi mempercepat reaksi pada elektroda. Hydrogen adalah bahan dasar
bahan bakar, tapi sel bahan bakar ini juga membutuhkanoksigen.Salah satu daya
tarik sel bahan bakar ini adalah bahwa sel bahan bakar mampumembangkitkan
listrik dengan dampak polusi yang sangat kecil.Hydrogen dan oksigen
yangdigunakan untuk membang- kitkan listrik, akhirnya bereaksi menghasilkan
suatu bentuk zat yangaman (tidak merusak), yaitu air.Salah satu hal penting
dalam hal ini adalah sebuah sel bahan bakarmampu membangkitkan listrik searah
(DC) dalam jumlah sangat sedikit.
Dalam kenyataannyabanyak sel bahan bakar disusun
menjadi suatu 'stack' (susunan/kumpulan sel-sel) untukmenghasilkan energi
listrik yang besar.Tujuan dari sel bahan bakar adalah untuk memproduksi aliran
listrik yang dapat diarahkankeluar sel untuk melakukan kerja seperti memberi
tenaga pada motor listrik atau membuat bolalampu bersinar untuk menerangi kota.
Dikarenakan oleh sifat-sifat listrik, aliran kembali ke selbahan bakar
membentuk suatu aliran/sirkuit berlistrik.
Ada beberapa macam sel bahan bakar dan masing-masing
bekerjanya sedikit berbeda.Tapipada prinsip utamanya adalah atom-atom hydrogen
memasuki sel bahan bakar melalui anoda yaitutempat terjadinya reaksi kimia
mengosongkan electron-elektronnya.Atom-atom gas hydrogensekarang
"diionisasi" dan membawa muatan listrik positif.Muatan negatif
elektron meneruskanaliran melalui kabel untuk melakukan fungsinya kerja atau
memberi energi pada peralatan listrik.
Jika dibutuhkan aliran listrik bolak-balik (AC),
hasil aliran DC dari sel bahan bakar harus diarahkanmelalui alat pengubah yang
disebut 'inverter'.Gas oksigen masuk ke sel bahan bakar melalui katoda dalam
beberapa tipe sel (seperti yangtelah dijelaskan di atas) di sana bergabung
dengan elektron-elektron yang kembali dari sirkuitlistrik dan ion-ion gas
hydrogen yang sudah melewati elektrolit dari anoda.
Pada jenis sel yang laingas oksigen membawa
electron-elektron lalu berjalan melalui elektrolit menuju anoda yaitu tempatgas
tersebut bergabung dengan ion-ion hydrogen elektrolit memainkan peran penting.
Elektrolithanya memperbolehkan ion-ion yang tepat untuk melewati antara anoda
dan katoda. Jika elektron-elektron bebas atau zat-zat lain mampu berjalan
melalui elektrolit, elektron bebas dan zat lain itudapat mengacaukan reaksi
kimia. (Daryanto, 2013)
Kami
tidak bermaksud yang agak lama unit CHP kuno, yang paling sering digunakan mesin
dieseldan karena itu membawa beban jejak lingkungan yang berat. Kita sedang berbicara tentang
unitkecil yang dilengkapi dengan teknologi modern terletak di ruang bawah tanah
rumah anda atau
difantung dinding, menyediakan hampir semua listrik dan panas energi yangg
dibutuhkn untuk keperluan
rumah tangga. Dalam banyak
kasus, memang begitu bahkan mungkin berbagi kelebihanlistrik dengan Anda
tetangga melalui jaringan tegangan rendah.
Mayoritas sistem micro-CHP berbasis bahan bakar.Teknologi sel saat ini menggunakan
gas alam sebagai energi primer yangdiubah menjadi hidrogen secara terintegrasi
reformer. Dalam reaksi eksotermik selbahan bakar kemudian menggunakan hidrogen
sebagai bahan bakar input untuk menghasilkan(bersama dengan oksigen) panas dan
listrik DC.Unit micro-CHP dilengkapi dengan penukar panas terintegrasi untuk
memulihkan panasdari tumpukan sel bahan bakar untuk gunakan untuk ruang pemanas
dan air panas.
Air yangterpisah tangki dapat dihubungkan ke unit
juga, untuk menyimpan panas dan dengan demikianmeningkatkan efisiensi sistem
total. Saat ini, ada dua teknologi terkemuka: Unit yangmenggunakan PEMFC
(Proton Exchange Membrane Sel bahan bakar) teknologi dan beroperasipada suhu
dari 80 ° C hingga 100 ° C dan karenanya memiliki waktu mulai yang cepat. Unit
yangmenggunakan teknologi SOFC (Solid Oxide Fuel Cell).
Mereka beroperasi pada suhu yang agaklebih tinggi
dan dengan demikian menawarkan efisiensi listrik bersih yang lebih baik dan
panasyang relatif lebih sedikit. Hampir semua sistem micro-CHP untuk penggunaan
domestik aktif ujicoba hari ini menghasilkan tidak lebih dari 1kW listrik per
jam sambil menyediakan hingga 1 kW(SOFC) dan 1,7 kW (PEM) output termal untuk
pemanasan ruang dan panas air.
Jika permintaanpanas lebih
tinggi, tambahan burner dapat dinyalakan untuk mengisi celah.Jika listrik
permintaanlebih tinggi, dapat diperoleh dari grid.Meskipun kadang - kadang
terjadi inefisiensi, namunefisiensi sistem secara keseluruhan adalah sekitar 80
persen.Apa manfaatnya? Pertama danterutama, listrik (dan panas) dihasilkan
secara lokal, yang jauh lebih banyak efisien daripadamentransmisikannya pada
jarak jauh di Internet kisi.
Listrik yang tidak digunakan pada gilirannyadiekspor
lebih rendah jaringan tegangan ke beban terdekat yang tersedia, sementara panas
yangtidak digunakan disimpan dalam tangki air.Tapi bisakah kita benar-benar
berbicara tentang"generasi hidrogen in-house yang bersih di rumah"
seperti yang sering dinyatakan dalam brosurdan iklan? Sayangnya tidak! Itu
hidrogen, seperti yang diperoleh dari jaringan gas alam, tidakbersih atau
terbarukan. Paling-paling, ini adalah "karbon rendah", Karena lebih
sedikit karbondioksida yang dihasilkan saat itu mengambil gas alam langsung
dari jaringan gas daripada akanjika itu dihasilkan dari fosil lain. Bahan bakar dan diangkut dalam bentuk
terkompresi atau cair dariA ke B.
Suatu sumber energi alternatif
yang memiliki keunggulan terbaik adalah 'sel bahan bakar oksida padat atau
"solid oxide fuel cells", yang selanjutnya dapat kita sebut saja
"fuel cell". Keunggulannya adalah menggunakan elektroda-elektroda
yang tidak mahal, dan elektrolit padat. Energi yang dihasilkan adalah energi
listrik yang mudah diubah ke bentuk energi lain. Dan yang paling menjanjikan
adalah tidak menimbulkan emisi gas buang yang berbahaya bagi manusia maupun
lingkungan alam. Tujuan dari penulisan ini adalah untuk menginformasikan adanya
sumber energi alternatif yang sekarang sudah dapat digunakan untuk kebutuhan
sehari-hari manusia, misalnya sebagai penggerak alat-alat transformasi, mobil
dan kebutuhan energi lain. Sebelum gas alam dapat
digunakan sebagai bahan bakar, itu harus menjalani prosesekstensif untuk
menghapus hamper semua komponennya selain metana. Produk sampingan
daripemprosesan tersebut meliputi etana, propana, butana, hidrokarbon dengan
berat molekul lebihtinggi, sulfur unsur, karbon dioksida, uap air dan
kadang-kadang helium dan nitrogen. Ini semuabiasanya diekstraksi di kilang
sebelum dimasukkan ke dalam gas alam pipa (dan karena itu sebelumakhirnya
secara tidak langsung mengisap cerobong asap Anda ketika Anda
mengoperasikannyaunit mikro-CHP). (Arno Eves, 2010)
Salah
satu reaksi alkohol yang sangat berharga adalah reaksi oksidasi membentuk
senyawa karbonil sedangkan reduksi karbonil akan menghasilkan alkohol. Oksidasi
alkohol mengakibatkan hilangnya satu atau lebih atom hidrogen (hideogen-a) yang
terikat pada atom karbon yang mempunyai gugus-OH.Alkohol primer mempunyai dua
hidrogen-a yang salah satu atau keduanya dapat dilepaskan, sehingga alkohol primer
berubsh menjadi aldehida atau asam.Oksidasi alcohol primer menghasilkan
aldehida atau asam karboksilat sangat bergantung pada pemilihan pereaksi dan
kondisi reaksinya.
Metode yang
baik untuk membuat alkohol daiam skala laboratorĂum adalah menggunakan piridium
klorokromat dalam pelarat diklorometana.Ikatan R-O-R tidak membentuk sudut 180
sehingga momen dipolnya tidak saling meniadakan. Oleh karena itu, eter masih
mempunyai momen dipol (momen dipol dietil eter 1,18D). Kecilnya momen dipol
eter tidak banyak mempengaruhi titik didihnya, dimana titik didih eter kurang
lebih sama dengan senyawa alkana yang mempunyai berat molekul relatif sama.
Sebagai contoh, titik didih n-heptana (98°C), metil-n-pentil eter (100°C), dan
n-heksil alkohol (157°C). Ikatan
hidrogen menyebabkan molekul-molekul alkohol terikat lebih kuat, sedangkan pada
eter tidak terjadi ikatan hidrogen.Namun demikian, eter masih dapat larut dalam
air (dietil eter dan n- butil alkohol mempunyai kelarutan dalam air kira-kira 8
g per 100 g air).Ini disebabkan karena adanya ikatan hidrogen antara eter dan
air.
Suatu cara untuk membuat eter asimetri adalah dengan
reaksi substitusi yang dikenal sebagai sintesis Williamson. Pada dasarnya,
sintesis Williamson reaksi SN2 melibatkan reaksi antara natrium alkoksida
dengan alkil halida, alkil sulfonat, atau alkil sulfat.Ini disebabkan karena
adanya ikatan hidrogen antara eter dan air. Suatu cara untuk membuat eter asimetri adalah dengan
reaksi substitusi yang dikenal sebagai sintesis Williamson.
Pada dasarnya, sintesis Williamson reaksi SN2
melibatkan reaksi antara natrium alkoksida dengan alkil halida, alkil sulfonat,
atau alkil sulfat.Alkoksida bereaksi secara S 2 dengan substrat yang mempunyai
gugus pergi (leaving group) yang baik.Substrat tersebut dapat berupa alkil
halida, alkil sulfonat, dan dialkil sulfat. Karena alkoksida dan alkil halida keduanya alkil
halida keduanya dapat dibuat dari alkohol, maka sintesis Williamson untuk
menghasilkan eter memakai dua jenis alkohol.Untuk membuat eter asimetri. Kita mempunyaipilihan dari
kombinasi dua pereaksi di mana reaksi yang satu lebih baik dari yang lainnya. Contohnya untuk pembuatan t-
butil etil eter. (Schultz, 2011)
BAB III
METODOLOGI PERCOBAAN
3.1 Peralatan dan Fungsi
1.
Load measurement box
Fungsi : Untuk mengukur besar arus dan tegangan dari
motor, lampu, hambatan (1 Ω, 3 Ω, dan 5 Ω) yang dihasilkan pada
percobaan.
2.
Electrolyzer
Fungsi
: Untuk menguraikan unsur pembentuk air menjadi hidrogen dan oksigen.
3.
Fuel cell
Fungsi
: Untuk mengubah hidrogen dan oksigen menjadi energi listrik.
4.
Solar cell
Fungsi
: Untuk mengubah energi cahaya menjadi energi listrik.
5.
Lampu 120 W
Fungsi
: Sebagai sumber cahaya.
6.
Kabel Penghubung 6 buah
Fungsi
: Untuk menghubungkan peralatan.
7.
Selang Panjang 2 buah
Fungsi
: Untuk menghubungkan elektrolyser dengan fuel cell.
8.
Selang Pendek 2 buah + Penyumbat
Fungsi
: sebagai penyumbat gad H 2 dan O 2 di fuel cell
9.
Tahung Pendek 2 buah
Fungsi
: sebagai wadah air yang telah dipisahkan
10.
Pipa Pendek 2 buah
Fungsi
: Sebagai penyalur air dari electrolyzer
11.
Penggaris 50 cm
Fungsi
: Untuk mengukur jarak antara lampu dengan solar cell.
12.
Cok sambung
Fungsi
: Sebagai sumber tegangan AC untuk menghidupkan lampu.
13.
Kacamata hitam
Fungsi
: Untuk melindungi mata dari sinar lampu pijar.
14.
Stopwatch
Fungsi
: Untuk mengukur waktu lamanya proses penyinaran solar sel
15.
Corong
Fungsi
: Sebagai wadah untuk menuangkan air distilasi ke tabung elektrolyser.
16.
Tissue
Fungsi : Untuk membersihkan setiap peralatan
3.2 Bahan Dan Fungsi
1.
Air Distilasi
Fungsi
: Sebagai sampel yang akan di elektrolisis.
3.3 Prosedur Percobaan
1. Dirangkai peralatan seperti pada gambar
2. Diisi air destilasi ke tabung electrolyzer hingga mencapai tanda 0 mL
3. Periksa apakah pipa-pipa gas diantara electrolyzer dan fuel cell terhubung
dengan benar
4. Ditekan tombol ON pada LMB
5. Aturlah saklar putar pada LMB ke posisi OPEN
6. Letakkan modul surya menghadap ke sumber cahaya dengan jarak 30 cm
7. Bersihkan keseluruhan sistem (electrolyzer, fuel cell dan pipa-pipa) selama
5 menit dengan membiarkannya pada posisi OPEN dan dengan menyalakan lampu
8. Kemudian atur saklar putar pada LMB
ke 3 Ω selama 3 menit, pada Ammeter akan menunjukkan arus listrik
9. Bersihkan kembali sistem tersebut dengan memutar saklar ke OPEN selama 3
menit
10.
Matikan sumber cahaya lampu dan
hantikan arus yang mengalir dari electrolyzer
11.
Sumbat selang pendek yang terdapat
pada fuel cell
12.
Hidupkan kembali sumber cahaya
13.
Tunggu hingga sisi hydrogen pada electrolyzer
mencapai 10 mL dan matikan sumber cahaya
14.
Lepaskan kabel dari modul surya dan hubungkan
electrolyzer ke Voltmeter pada LMB
15.
Hubungkan Ammeter dan Voltmeter pada LMB
16.
Catat arus dan tegangan yang tertera pada LMB
dengan memulai memutar saklar ke 200 Ω hingga Motor (dengan selang waktu 30
detik)
17.
Setelah mencatat arus dan tegangan, atur
kembali saklar pada LMB ke posisi OPEN dan tekan tombol OFF
18.
Dilepaskan dan dibersihkan seluruh peralatan
BAB IV
HASIL DAN ANALISA
4.1. Data Percobaan
Jarak Lampu –
Solar cell = 30 cm
|
No |
Hambtan
(Ω) |
Tegangan
(V) |
Arus (A) |
Daya
(Watt) |
|
1 |
200 |
0,79 |
0,004 |
0,00316 |
|
2 |
100 |
0,86 |
0,007 |
0,00602 |
|
3 |
50 |
0,82 |
0,019 |
0,01558 |
|
4 |
10 |
0,78 |
0,064 |
0,04992 |
|
5 |
5 |
0,74 |
0,106 |
0,07844 |
|
6 |
3 |
0,43 |
0,067 |
0,02881 |
|
7 |
1 |
0,12 |
0,063 |
0,00756 |
|
8 |
Lamp |
0,57 |
0,.044 |
0,02508 |
|
9 |
Motor |
0,72 |
0,09 |
0,06480 |
4.2
Analisa Data
1. ^Gambarkanlah
kurva karakteristik untuk V vs I pada fuel cell
1. ^Interprestasikan kurva karakteristik
·
Kurvakarakteristikpadapercobaandapatterjadifluktuasinilaitegangandanarus,
halini normal terjadi. Data yang kitaperolehtergantungpadatindakan yang
dilakukanpadaselbahanbakar methanol sebelumpercobaan.
Padapercobaanterjaditeganganoff-loadpada
lamp dimana arus yang sangatkecilataunoltetapitegangannyabernilai 0,12 Volt. Terjadinya
tegangan off-loadkarena tidak
diberi hambatan, dan arus yang dibutuhkan oleh hambatan yang digunakan lebih
besar dari arus yang tersedia di fuelcell.
·
Daya listrik dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu :
a.
Seberapa lama unit sel sudah beroperasi sebelum eksperimen dilakukan
b.
Seberapa kering kondisi membran sebelum eksperimen dilakukan
c. Waktu tunggu setelah unit sel terisi penuh dengan methanol
2. ^Masukan teganan dan arus operasi motor dan lampu pda
kurva karakteristik untuk V-vs-I
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Fuel cell adalah perangkat
konversi energi elektrokimia. Sebuah sel bahan bakar mengubah bahan kimia
hidrogen dan oksigen sehingga menghasilkan listrik DC. Fuel cell ini
menghasilkan tenaga listrik secara efisien dan tanpa polusi. Tidak seperti
sumber energi yang menggunakan bahan bakar fossil. Perangkat elektrokimia lain
yang telah kita kenal selama ini adalah baterai. Sebenarnya prinsip kerja fuel
cell mirip dengan prinsip baterai yang mengubah energi
kimia menjadi energi listrik. Hanya saja aliran bahan kimia di baterai tidak
terus mengalir sehingga akan terputus dan membuat kita untuk mengisi ulang
baterai tersebut. Sedangkan pada fuel cell, aliran bahan kimia mengalir terus
ke dalam sel secara sirkulasi sehingga tidak pernah terputus.
1.
Elektrolisis artinya penguraian suatu zat akibat arus listrik. Zat yang
terurai dapat berupa cairan atau larutan. Arus listrik yang digunakan
adalah arus searah (direct current = DS). Tempat berlangsungnya reaksi reduksi
dan oksidasi dalam sel elektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu anode
(reaksi oksidasi) dan katode (reaksi reduksi). Perbedaan sel elektrolisis dan
sel volta terletak pada kutub elektrode. Pada sel volta, anoda (–) dan katoda
(+), sedangkan pada sel elektrolisis sebaliknya, anode (+) dan katode (–). Pada
sel elektrolisis anode dihubungkan dengan kutub positif sumber energi listrik,
sedangkan katode dihubungkan dengan kutub negatif. Oleh karena itu pada sel
elektrolisis di anode akan terjadi reaksi oksidasi dan di katode akan terjadi
reaksi reduksi. Eletrolisis adalah
peristiwa penguraian suatu elektrolit oleh suatu aruslistrik yang mengubah energi
listrikmenjadi energi kimia. Maka adanya gelembung sangat mempengaruhi proses
kerja dan hasil percobaan, karena gelembung menghambat hantaran arus listrik
dari bahan sehingga akibat adanya hambatan tersebut hasil tegangan nya pun akan
berkurang.
2.
karakteristik tegangan-arus dari electrolyzer.
Tegangan listrik yang diterima selama proses elektrolisis akan mempengruhi
kemampua elektrolisis dalam emmbetuk koaguan, dmana semain besar tegangan
listrik yang diterima maka jumlah ion yang dilepaskan akan semakin besar, dan
prosos elektrolisi akan semakin cepat. Dan sama hal nya pada arus listrik
memiliki karakteristik yang sama dengan teganan yang memperbesar dan
memepercepat proses elektrolisis
3.
- Fuel cell ialah perangkat konversi energi elektrokimia.
Sebuah sel bahan bakar mengubah bahan kimia hidrogen dan oksigen sehingga
menghasilkan listrik DC.
- Elektrolisis artinya
penguraian suatu zat akibat arus listrik. Zat yang terurai dapat
berupa cairan atau larutan.
DAFTAR
PUSTAKA
Evers, Arno A. 2010. The Hydrogen Society. Berlin : Advertising and
Media GmbH.
Pages 120 - 123
Garche, J. (2015). Applications Of Fuel Cell
Technology: Status nd Perspectives. USA : The
Electrochemical Society Interface
Pages : 39-40
Rodden, C.J and J.C Warf. 1945. Analytical Chemistry of the Manhattan Project. Washington
D.C : National Burcau of
Standart.
Pages 513 - 517
Schultz, T. 2011.
Current Status of and Recent Developments in the Methanol Fuel Cell.
Hoboken:Chemical Engineering and Thchnology. Vol 12
Pages:
10-11
Setyabudi, I. 2013. Teknik Motor Diesel. Malang : Penerbit Alfabeta
Bandung.
Halaman : 66 - 68
