skripsi jurusan teknik mesin fakultas teknik universitas
advertisement
PENGARUH KADAR GARAM TERHADAP DAYA YANG DIHASILKAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR GARAM SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN SKRIPSI Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Mencapai Derajat Sarjana SI Jurusan Teknik Mesin Bidang Konversi Energi Disusun oleh : FACHRUL ARIZAL E1 C1 13 003 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HALU OLEO KENDARI 2017 i ii iii KATA PENGANTAR Puji dan syukur Kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian yang berjudul: Pengaruh Kadar Garam Terhadap Daya Yang Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Air Garam Sebagai Energi Alternatif Terbarukan. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak baik bimbingan, nasehat, arahan, serta doa maka penulisan skripsi ini tidak dapat terselesaikan dengan baik. Penghargaan yang sangat tinggi dan ucapan terima kasih yang sangat tulus penulis sampaikan kepada bapak Muhammad Hasbi ,ST.,MT selaku pembimbing I dan bapak Abd.Kadir,ST.,MT selaku pembimbing II atas bimbingan, arahan dan petunjuk yang sangat berharga dalam penulisan hasil penelitian ini. Ucapan terima kasih yang tiada tara untuk kedua orang tua penulis, Ayahanda tercinta Usman dan Ibunda tersayang Nur Lela yang telah menjadi orang tua terhebat sejagad raya, yang selalu memberikan motivasi, nasehat, cinta, perhatian dan kasih sayang serta doa yang tentu takkan pernah bisa penulis balas. Kepada saudara yang hebat yang senantiasa mendampingi mendengar keluh kesah dan dukungan Sachrul Wardana dan Khairul Julansyah. Terima kasih banyak telah menjadi motivator yang luar biasa sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini, penulis juga mengucapkan terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Bapak Prof. Dr. Supriadi Rustad,M.Si, Selaku Rektor Universitas Halu Oleo Kendari. 2. Bapak Mustarum Musaruddin,ST.,MIT.,Ph.D, Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo iv 3. Bapak Muhammad Hasbi, ST.,MT, Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo 4. Bapak Muhammad Hasbi ,ST.,MT, Selaku Dosen Pembimbing I dan Abd.Kadir,ST.,MT selaku Dosen Pembimbing II, yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga, dan pikirannya penyusunan Proposal Tugas Akhir ini dapat terselesaiakn dengan baik. 5. Bapak Ir.Salimin, MT, Budiman Sudia. ST.,MT, dan Al Ichlas Imran ST., M.Eng. selaku dewan penguji. 6. Bapak/Ibu Dosen pada Fakultas Teknik, khususnya Bapak/Ibu Dosen Pengajar pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo 7. Staf dan Asisten-asisten di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo yang telah banyak memberikan bantuan dalam penyusunan proposal tugas akhir ini 8. Rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, Khususnya Angkatan 2013 SI Teknik Mesin 9. Teman-teman khususnya leting kawan di kampus teknik Aris Nurohim, L.D. Asdaharno, Herbianto, Suryo Susilo SS, Fajarul Kadir, Ld Iqwal, Muh Ali Usman, Bahdin Ahad Badia, Harman Said, Saktiawan, La Syarif, Muradin, Isran, dan masih banyak lagi atas motivasi dan keceriaannya selama penyusunan proposal ini 10. Kepada kakanda senior teknik mesin yang selalu memberi arahan dan motivasi serta canda tawanya. 11. Kepada kedua orang tua yang selalu mendoakan saya dan kepada Angela Istia yang selalu menemani saya dalam suka dan duka, serta memotivasi untuk terus berusaha. 12. Kepada teman-teman sejawat, L.D. Asdaharno, Andi Yusriadi, Irwan Syah, Ikbar Halik, Nandar Triono, Izat Raafi, Saprin, serta teman-teman yang tidak bias saya sebutkan. 13. Semua pihak yang tidak bisa penulis menyebutkan satu-persatu yang telah membantu penulis dalam penyusuna proposal tugas akhir ini. v vi INTISARI Tujuan penelitian ini yaitu Untuk mengetahui pengaruh perbandingan kadar garam terhadap daya listrik yang dihasilkan pembangkit listrik air garam sebagai energi listrik alternatif terbarukan. Alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini yaitu AVO meter, tang, mistar, gelas ukur, neraca analitik, salt meter, garam, plat tembaga, plat aluminium, kabel dan kaca. Prosedur penelitian ini adalah mempersiapkan alat dan bahan, kemudian membuat sel elektrokimia sebanyak 2 pasang sel elektrokimia dan penampung air dan garam menggunakan kaca dengan volume air 2 liter, membuat rangkaian seri plat tembaga dan aluminium, membuat larutan air dan garam, kemudian melakukan pengujian daya listrik air garam sebagai sumber energi alternatif menggunakan AVO meter. Parameter yang diukur pada penelitian ini yaitu besar potensial listrik dan kuat arus yang mampu dihasilkan air garam dengan variasi jumlah massa garam 25 g, 50 g, 75 g,100 g, 125 g, 150 g, 175 g, 200 g, dan 225 g dilakukan untuk memberikan beda kadar garam. Setelah melakukan pengujian air garam menjadi sumber energi alternatif, daya yang besar didapatkan pada kadar garam 74 % atau dengan massa garam 175 g yang menghasilkan daya sebesar 0.058 Watt, sedangkan nilai daya terendah terdapat pada kadar garam 7 % atau dengan massa garam 25 g yang dimana hanya mampu menghasilkan daya listrik sebesar yaitu 0,011 Watt. Untuk menyalakan lampu LED 1,5 W menggunakan metode sel elektrokimia dapat dilakukan dengan membuat sel sebanyak 20 sel dengan volume air sebanyak 2000 ml dan dicampur dengan garam sebanyak 175 g garam dengan kadar garam 74 %. Menggunakan 20 pasang sel elektroda aluminium dan tembaga dimana masingmasing elektroda berukuran 3 cm x 6 cm Kata kunci : Air garam, Sel Elektrokimia, kadar garam, Daya. vii ABSTRACK The purpose of this study is to find out of salinity towards electric power produced by salt water power plants as a renewable alternative electrical energy. Tool and materials used in this research were the AVO meter, pliers, copper plate, aluminium plate, ruler, measuring cups, balance analitik, salt meter, salt, copper plate, aluminum plate, cable and glass. The procedure of this study was preparing tools and materials, then making an electrochemical cell as much as 2 pairs of electrochemical cells and a container of water and salt using glass with 2 liter volume of water, making the series circuit copper plate and aluminum, making a solution of water and salt, then testing the power of salt water as a source alternative energy using AVO meter. The parameters measured in this study was a large electric potential and strong currents are able to produce brine with amounts of salt variety 25 g, 50 g, 75 g, 100 g, 125 g, 150 g, 175 g, 200 g and 225 g, done to provide different salinity. After testing the brine into alternative energy sources, large power obtained on the salinity 74% or with mass of salt 175 g which produce the power that is equal to 0058 watts, while the value of the lowest power contained in the salinity of 7% or the mass of salt 25 g, where only capable to produce the electric power amounting of 0,011 Watt. To turn on the LED lamp 1.5 W using electrochemical cells method can be done by making the cells as much as 20 cells with a volume of 2,000 ml of water and salt mixed with 175 g of salt with a salt content of 74%. Using 20 pairs of aluminum and copper electrode cell where each electrode measuring 3 cm x 6 cm Keywords: Brine, Electrochemical Cells, salinity, Power. viii DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL. .................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN ....................................................................... ii HALAMAN PERNYATAAN ....................................................................... iii KATA PENGANTAR ................................................................................... iv INTISARI ...................................................................................................... vii ABSTRACK .................................................................................................. viii DAFTAR ISI ................................................................................................. ix DAFTAR GAMBAR..................................................................................... xii DAFTAR TABEL ......................................................................................... xiii DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN ...................................................... xiv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xv BAB I. PENDAHULUAN 1.1.Latar belakang .......................................................................................... 1 1.2.Rumusan Masalah ..................................................................................... 2 1.3.Batasan Masalah ....................................................................................... 2 1.4.Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2 1.5.Manfaat Penelitian .................................................................................... 3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pustaka Terdahulu .................................................................................... 4 2.2. Kondisi Energi Indonesia ......................................................................... 7 2.2.1. Minyak dan Gas Bumi .................................................................... 7 2.2.2. Batu Bara ....................................................................................... 8 2.2.3. Konsumsi Energi Final ................................................................... 8 2.3. Larutan Utama Pada Pembangkit Listrik Air Garam ................................. 9 2.3.1.Natrium ........................................................................................... 9 2.3.2.Klorin .............................................................................................. 10 2.3.3.Hidrogen ......................................................................................... 11 ix 2.3.4.Oksigen ........................................................................................... 12 2.4. Elektrolisis ............................................................................................... 13 2.4.2. Macam- Macam Elektrolisis ........................................................... 15 2.4.2. Reaksi Reduksi Dan Oksidasi ......................................................... 16 2.4.3. Ketentuan Katoda ........................................................................... 19 2.4.4. Ketentuan Anoda ............................................................................ 19 2.4.5. Elektron Dalam Atom..................................................................... 21 2.5. Elektrokimia ............................................................................................ 21 2.5.1.Sel Volta ......................................................................................... 21 2.5.2. Potensial Elektroda ......................................................................... 23 2.5.3. Kegunaan Sel Volta ........................................................................ 24 1. Batere Biasa ................................................................................ 24 2. Betere Alkaline ........................................................................... 25 3. Sel Aki ........................................................................................ 25 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Waktu dan Tempat Penelitian................................................................... 27 3.2. Alat Dan Bahan Yang Digunakan............................................................. 27 3.2.1. Alat ................................................................................................ 27 3.2.2. Bahan ............................................................................................. 28 3.3. Prosedur Percobaan .................................................................................. 29 3.4. Tabel Pengamatan .................................................................................... 30 3.4.1. Pengamatan Untuk campuran air dan garam .................................. 31 3.5. Teknik Pengumpulan Data dan Analisa Data ............................................ 31 A. Pengumpulan Data ............................................................................. 31 B. Analisa Data ........................................................................................ 32 3.6. Gambar Alat Uji....................................................................................... 32 3.7.diagram Alir Penelitian ............................................................................. 33 BAB IV. HASIL Dan PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengamatan..................................................................................... 34 4.2. Perhitungan Daya Listrik Air Garam Sebagai Sumber Energi Alternatif ... 36 x 4.3. Energi Yang Dimiliki Sistem ................................................................... 38 BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan .............................................................................................. 40 5.2. Saran ........................................................................................................ 40 DAFTAR PUSTAKA xi DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Sumber Daya Minyak Dan Gas Bumi ..................................... 7 Gambar 2.2. Natrium.................................................................................. 10 Gambar 2.3. Klorin .................................................................................... 11 Gambar 2.4. Elektrolisis ............................................................................. 14 Gambar 2.5. Senyawa Natrium Klorida ...................................................... 16 Gambar 2.6. Reaksi oksidasi dan reduksi Fe2O3 + 3Co ............................... 18 Gambar 2.7. Reaksi Redoks Tembaga ........................................................ 18 Gambar 2.8. Lintasan Spiral Elektron ......................................................... 22 Gambar 2.9. Sel Volta ............................................................................... 23 Gambar 2.10. Batere Biasa ........................................................................... 26 Gambar 2.11. Batere Alkalin ........................................................................ 27 Gambar 2.12. Sel Aki ................................................................................... 27 Gambar 3.1. Alat Uji .................................................................................. 35 Gambar 3.2. Diagram Alir .......................................................................... 36 Gambar 4.1 Pengaruh Kadar Garam Terhadap Daya Listrik ...................... 41 Gambar 4.2. Energi Kimia Menjadi Energi Listrik ..................................... 42 xii DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Tabel Periodik Unsur..................................................................... 12 Tabel 2.2. Potensial Elektroda ....................................................................... 25 Table 3.1. Alat Perlengkapan......................................................................... 29 Table 3.2. Bahan Penelitian ........................................................................... 30 Table 3.3. Rancangan Pengamatan ................................................................ 32 Table 4.1. Hasil Pengamatan Penggunaan Air Garam Sebagai Energi............ 38 Table 4.2. Data Hasil Pengamatan Daya Listrik Dari Air Garam ................... 40 xiii DAFTAR NOTASI DAN SINGKATAN SO = Sulfur Monoksida NO = Natrium Monoksida NO2 = Natrium CO =Carbon Monoksida HC =Hidro Carbon ml =Mili Liter NaCl =Natrium Clorida H2 O =Hidrogen DEN =Dewan Energi Nasional TsCF =Triliyun Standar Feet Cubic BBM =Bahan Bakar Minyak Cu =Cuprum (Tembaga) Al =Aluminium °F =Derajat Fahrenheit °C =Derajat Celciuc O2 =Oksigen Zn =Zeng V =Volt E° =Potensial Elektroda g =Gram % =Persen Toe =Ton Of Oil Equivalent e =Elektron DC =Direct Current V =Potensial Listrik (Volt) I =Arus Listrik (Ampere Meter) P =Daya (Watt) Hidroksida xiv DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Tabel pengamatan ...................................................................... 44 Lampiran 2. Gambar Alat Uji ......................................................................... 46 Lampiran 3. Proses Pengambilan Data ........................................................... 46 Lampiran 4. Pengujian Kadar Garam.............................................................. 47 Lampiran 5. Sel Elektrokimia Sederhana ........................................................ 47 Lampiran 6. Hasil Pemakaian Elektroda ......................................................... 48 xv BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang Salah satu isu utama disektor energi saat ini adalah efisiensi pemanfaatan energi terkait dengan semakin meningkatnya harga energi dan dorongan untuk mengurangi emisi gas rumah kaca (green house gas emissions). Indonesia sebagai salah satu negara asean yang penggunaan energinya paling besar, perlu bijak dalam merespon isu tersebut. Hal ini mengingat bahwa konsumsi energi dan pertumbuhan ekonomi memiliki hubungan yang sangat erat. Energi laut merupakan altrnatif energi terbarukan termasuk sumber daya nonhayati yang memiliki potensi yang sangat besar untuk dikembangkan. Selain menjadi sumber pangan, laut juga mengandung beraneka sumber daya energi yang keberadaannya semakin signifikan manakala energi yang bersumber dari bahan bakar fosil semakin menipis. Selain itu emisi yang dikeluarkan dari gas buang hasil pembakaran bahan bakar fosil antara lain SOx, NOx, CO, HC, dan partikel debu. Parameter pencemaran udara untuk gas CO dan NO2 dianalisis karena gas ini memiliki prosentase yang cukup besar dalam pencemaran udara. Gas tersebut cukup berbahaya bagi kesehatan manusia bahkan dapat menyebabkan kematian apabila berada di atas standar baku mutu. Di perkirakan potensi laut mampu memenuhi empat kali kebutuhan listrik dunia sehingga tidak mengherankan berbagai negara maju telah berlomba memanfaatkan energi ini. Secara umum, lautan dapat memproduksi dua tipe energi yaitu energi dari kandungan air laut, perbedaan suhu dan salinitas, serta energi gelombang dan arus laut. Dari hasil percobaan awal yang dilakukan, dengan menggunakan empat buah cup gelas yang berukuran 350 ml, dengan takaran garam masing-masing dua sendok makan setiap gelas yang dimana garam disini dimaksudkan sebagai alternatif pengganti air laut dan elektroda menggunakan aluminium dan tembaga sebanyak empat pasang elektroda. Dari hasil pengukuran didapat bahwa voltase 1 yang dihasilkan adalah 3,4 volt. Ini membuktikan bahwa air garam dan tambahan beberapa elektroda dapat menghasilkan arus listrik. Persoalannya tinggal bagaimana kualitas manusia dalam memanfaatkan dan mengelola potensi ini. Tanda bahwa air laut mengandung arus listrik adalah adanya unsur Natrium Chlorida (NaCl) yang tinggi dan oleh air (H2O) diuraikan menjadi Na+ dan Clˉ. Berdasarkan Masalah Di Atas Maka Penulis Melakukan Penelitian Mengenai “Pengaruh Kadar Garam Terhadap Daya Yang Dihasilkan Pembangkit Listrik Tenaga Air Garam Sebagai Energi Alternatif Terbarukan”. 1.2. Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah pada penelitian ini yaitu Bagaimana pengaruh perbandingan kadar garam terhadap daya listrik yang dihasilkan pembangkit listrik air garam sebagai energi listrik alternatif terbarukan? 1.3. Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada penelitian ini, adalah: 1. Peneneliti hanya meneliti tentang pengaruh kadar garam terhadap daya listrik yang dihasilkan pembangkit listrik air garam. 2. Dalam proposal ini, pembahasan reaksi kimia hanya seputar elektrokimia pada air garam. 1.4.Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang ingin dicapai pada penelitian ini mengetahui pengaruh perbandingan kadar garam adalah untuk terhadap daya listrik yang dihasilkan pembangkit listrik air garam sebagai energi listrik alternatif terbarukan. 1.5. Manfaat Penelitian Adapun manfaat yang ingin dicapai pada penelitian ini adalah : a. Bagi Akademisi Hasil penelitian ini diharapkan Sebagai pertimbangan atau referensi bagi penelitian sejenisnya atau penelitian yang lebih luas. Sebagai bahan pembelajaran untuk lebih mengoptimalisasi sumber daya alam yang ada di laut. 2 b. Bagi Masyarakat Dapat bermanfaat sebagai ilmu pengetahuan atau informasi bagi masyarakat yang ingin menggunakan air garam sebagai sumber energi listrik alternatif. Dapat diaplikasikan sebagai listrik alternatif di daerah pesisir. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pustaka Terdahulu Putra (2010) Teknologi mengubah air menjadi sumber energi sudah mulai banyak ditemukan. Para ilmuan mempunyai metode masing-masing tentang pengubahan air menjadi energi. Salah satunya menggunakan metode elektrolisis, yaitu mengubah ikatan air H2O menjadi senyawa penyususn H2 yang mudah terbakar dan O2 yang berfungsi membantu proses pembakaran. Hal ini mempengaruhi arus listrik. Dalam penelitian ini larutan yang digunakan adalah larutan KOH sedangkan arus listrik berasal dari power supply DC sebagai sumber tegangan kemudian dianalisis menggunakan metode analisis regesi. Penelitian tentang simulasi prototipe on field battery telah dibuat melalui pemaanfaatan perbedaan salinitas dengan beberapa pasangan elektroda. Pendekatan yang digunakan untuk simulasi, yaitu sel konsentrasi elektrolitik yang dipisahkan oleh jembatan garam berisi natrium klorida. Air laut dan air tawar tiruan yaitu natrium klorida dengan konsentrasi masing-masing 0,6 M dan 0,024 M. Daya yang dihasilkan, diukur dengan potensiostate DAQ melalui integal kurva I-V. Beberapa pasangan elektroda telah diuji coba untuk mengekstrak energi. Dari hasil pengujian yang dilakukan, pasangan elektroda alumunium-tembaga menghasilkan daya yang paling tinggi yaitu 373,1314 µW/cm² (Udi dan Kurniawan, 2013). Prianto (2008), melakukan penelitian mengenai penentuan potensial sel teoritis proses elektrolisis natrium klorida menjadi natrium perklorat (NaClO4) dengan metode elektrokimia. Proses elektrokimia dibagi dalam empat tahapan reaksi pembentukan, yaitu pembentukan pertama natrium hipoklorit (NaClO), ke-2 natrium klorit (NaCl2) yang ke-3 sodium chlorate (NaClO3) dan yang ke-4 sodium perchlorate (NaClO4). Potensial sel teoritis dipelajari dengan menggunakan metode komputasi dengan perhitungan mekanika kuantum. Dalam penelitian digunakan himpunan dasar B3LYP/6-31++G(3df,3pd) dan B3LYP/6- 4 311+G(2d,p) untuk mencari nilai potensial sel teoritis yang mendekati nilai sebenarnya. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa himpunan dasar B3LYP/6-31++G(3df,3pd) lebih akurat untuk menentukan potensial reduksi standar reaksi 2Cl - Cl2+2e- dibandingkan dengan himpunan dasar B3LYP/6- 311+G(2d,p), dengan nilai potensial sel teoritis yang diperlukan untuk proses elektrolis NaCl hingga menjadi NaClO4 adalah 2,362 V sampai dengan 2,918 V. Damanik dkk (2015) melakukan penelitian mengenai pengaruh jarak katoda dan anoda terhadap tekanan gas hidrogen dan klorin pada proses elektrolisis air garam. Hidrogen alam tidak ada dipermukaan bumi, sehingga hidrogen harus dibuat. Pada prinsipnya, hidrogen bisa diperoleh dengan memecah senyawa yang paling banyak mengandung unsur hidrogen. Sampai saat ini produksi hidrogen skala komersial yang paling maju adalah produksi hidrogen berbasis bahan bakar fosil dan air. Lebih dari 85% kebutuhan hidrogen dunia dipasok dengan sistem produksi steam reforming metana. Produksi hidrogen dengan bahan baku air yang sudah komersial adalah proses elektrolisis. Proses elektrolisis hanya bisa dijalankan jika tersedia listrik dalam jumlah besar dengan harga murah. Penelitian tentang pengaruh jarak katoda dan anoda terhadap tekanan gas yang dihasilkan pada proses elektrolisis air garam. Penelitian menggunakan sumber arus baterai 12 V, dan jarak yang telah ditetapkan pada katoda dan anoda ialah 80 mm, 120 mm dan 200 mm. Jenis elektroda yang digunakan Stainless stell, Aluminium dan Tembaga, dengan jumlah campuran garam yang terlarut dalam air ialah 250 g dalam satu liter air, atau sekitar 50 g perliter air. Dan ternyata tekanan gas yang dihasilkan oleh elektroda yang berbahan stainless stell lebih tinggi dibandingkan oleh elektroda yang berbahan aluminium dan tembaga dan semakin dekat jarak elektroda maka tekanan gas yang dihasilkan semakin tinggi. Isyana (2010), melakukan penelitian mengenai perilaku sel elektrolisis air dengan elektroda stainless steel. Elektrolisis merupakan reaksi dekomposisi dalam suatu elektrolit oleh arus listrik. Air merupakan elektrolit sangat lemah yang dapat terionisasi menjadi ion-ion H+ dan OH-, sehingga memungkinkan untuk dilakukan elektrolisis untuk dipecah menjadi gas-gas hidrogen dan oksigen. Proses elektrolisis air berjalan sangat lambat sehingga perlu diupayakan cara-cara untuk 5 meningkatkan efisiensi produk, misalnya dengan penambahan zat terlarut yang bersifat elektrolit, modifikasi elektroda atau dengan cara-cara lain yang mampu meningkatkan efisiensi produk. Pada penelitian ini dicoba melakukan elektrolisis akuades, air sumur dan larutan soda dengan menggunakan elektroda stainless steel selama 900 detik dengan tegangan 12 V. Selama proses elektrolisis dilakukan pengamatan terhadap perubahan temperatur dan pH dalam selang waktu tertentu, yang selanjutnya elektrolisis. Berdasarkan digunakan data untuk mempelajari perilaku sel variasi temperatur dan pH selama proses elektrolisis dapat dibuat termogam temperatur dan waktu ser ta kurva perubahan pH untuk setiap sel elektrolisis. Untuk masing-masing sel elektrolisis ternyata memberikan termogam dan kurva pH yang berbeda. Hal ini menunjukkan bahwa masing-masing sel elektrolisis memiliki perilaku yang berbeda, yang menunjukkan bahwa jenis dan atau kuantitas material yang terlibat pada proses elektrolisis dapat berbeda. Kerja seacell ketika air laut masuk dan mengaliri kedalam seacell , ion dari garam NaCl yang terkadung dalam air laut terurai menjadi Na+ dan Cl- sehingga terjadi reaksi pada anoda dan katoda. Ion negatif dari garam akan mengoksidasi elektroda Pb sehingga terjadi perbedaan potensial antara elektroda Pb dengan larutan NaCl. Itulah yang menyebabkan timbulnya arus listrik dan lampu pun menyala. Berdasarkan literatur dan hasil analisis, energi listrik yang dihasilkan Seacell dapat menghemat penggunaan genset. Dari sisi efektifitas, dilihat dari segi bahan bakar, genset membutuhkan biaya Rp 29.500 per minggu untuk 5 liter solar sedangkan seacell tidak mengeluarkan biaya karena tidak memakai bahan bakar dan tegangan yang dihasilkan dari seacell secara teoritis mampu 15 volt per 1 kg air laut. Dilihat dari segi lingkungan, genset menghasilkan gas karbon yang dapat menyebabkan pemanasan globa l sedangkan seacell tidak menghasilkan gas karbon sehingga ramah lingkungan. Proyeksi dana pembuatan SEACELL secara kasaran untuk menyalakan lampu LED (light emition diode) yang biasa digunakan nelayan pada saat melaut adalah berkisar Rp 103.500 (Fariya dan Rejeki, 2015). 6 2.2. Kondisi Energi Indonesia Indonesia. 2.2.1. Minyak dan Gas Bumi. Bumi Cadangan minyak bumi nasional baik berupa cadangan dangan terbukti maupun cadangan potensial mengalami peningkatan pada periode period 2012--2013. Cadangan potensial minyak pada tahun 2013 sebesar 3,85 miliar barel sedangkan cadangan terbukti sebesar 3,69 miliar barel.sebaran cadangan minyak minyak bumi tersebut sebagian besar terdapat di wilayah sumaterayang mencapai 62,1% dari total cadangan minyak bumi nasional atau sebesar 5,02miliar barel. sedangkan Jawa dan Kalimantan limantan masing masing-masing memiliki cadangan minyak bumi sebesar 1,81 miliar barel dan 0,57 ,57 miliar barel. sisanya sebesar 0,14 miliar barel terdapat di daerah erah Papua, Maluku dan Sulawesi (DEN.2014). Gambar 2.1. Sumber Daya Minyak dan Gas Bumi (DEN 2013) Pangsa cadangan minyak bumi indonesia hanya berkisar 0,5% dari total cadangan minyak bumi dunia. Di lain sisi, laju konsumsi BBM sebagai produk hasil olahan terus mengalami peningkatan sedangkan laju produksi dalam 18 tahun terakhir terus mengalami penurunan. Hal ini mengindikasikan bahwa indonesia rentan terhadap perubahan kondisi global yang dapat berpengaruh pada ketahanan energi Nasional sebagai akibat dari tingginya ketergantungan pasokan dari luar (DEN,2014). (DEN,2014) menyatakan bahwa Cadangan gas bumi nasional tersebar di seluruh wilayah indonesia. Total cadangan gas bumi pada tahun un 2012 sebesar 150,39 TsCF, dimana cadangan terbukti berkisar 101,54 TsCF sedangkan 7 cadangan potensial berkisar 48,85 TsCF. Dibanding dengan tahun sebelumnya, cadangan gas bumi nasional mengalami penurunan berkisar 0,2 %. Akibat dari laju produksi pertahun tidak dapat diimbangi oleh penemuan cadangan baru. Total cadangan gas bumi pada tahun 2012 berkisar 150,7 TsCF yang artinya terjadi penurunan sekitar 0,2% atau sebesar 0,31 TsCF pada tahun 2013. 2.2.2. Batubara Cadangan batubara Indonesia sampai dengan 2013 mencapai sebesar 28,97 Miliar Ton, sedangkan sumber daya batubara mencapai 119,82 miliar Ton dengan rincian sumber daya terukur sebesar 39,45 miliar Ton, terindikasi sebesar 29,44 miliar Ton, tereka sebesar 32,08 miliar Ton dan hipotetik sebesar 19,56 miliar Ton. Jika melihat tingkat produksi batubara yang mencapai 431 juta Ton, dan apabila diasumsikan bahwa tidak ada peningkatan cadangan terbukti, maka produksi batubara diperkirakan dapat bertahan dalam jangka waktu 50 tahun mendatang (DEN. 2014). Pemerintah perlu mendorong peningkatan eksplorasi dan teknologi untuk meningkatkan status sumber daya menjadi cadangan melalui pemberian insentif serta menciptakan regulasi yang dapat mengatasi hambatan dalam investasi dibidang eksplorasi batubara. Dikhawatirkan jika permasalahan ini tidak diselesaikan maka indonesia akan berbalik menjadi importir batubara mengingat kebutuhan dalam negeri yang semakin meningkat. Secara global, cadangan batubara indonesia hanya sebesar 0,8 % (BP Statistical Review) dari total cadangan batubara dunia. Namun indonesia merupakan pengekspor batubara terbesar dimana hampir 79,5% produksi batubara untuk keperluan ekspor (DEN.2014) 2.2.3. Konsumsi Energi Final. sejalan dengan meningkatnya laju pembangunan dan meningkatnya pola hidup masyarakat, konsumsi energi di indonesia terus meningkat dari tahun ke tahun. Peningkatan ini terjadi hampir pada semua sektor yang mencakup sektor industri, transportasi, komersial, rumah tangga, pembangkit listrik dan sektor 8 lainnya. Selain biomassa, konsumsi energi final di indonesia selama ini masih bertumpu pada energi fosil terutama bahan bakar minyak (BBM). Meskipun peran energi fosil lainnya seperti batubara dan gas bumi belum setinggi BBM, namun kedua jenis energi tersebut mengalami peningkatan yang cukup tinggi. Perkembangan konsumsi energi berdasarkan sektor pengguna di Indonesia tahun 2003-2013 (DEN.2014). 2.3. Komposisi Larutan Utama Pada Pembangkit Listrik Air Garam Adapun kandungan komposisi larutan yang terdapat pada pembangkit listrik bila mana di tambahkan beberapa komponen seperti tembaga (Cu) dan Alminium (Al), berikut adalah komposisi NaCl: 2.3.1. Natrium Pada tahun 1806 Sir Humphry Davy menemukan bahwa ikatan kimia adalah listrik alam. Ia menggunakan listrik untuk memecah zat atau senyawa menjadi unsur-unsurnya dengan elektrolisis. Pada tahun 1807,di Royal Institution, London, beberapa hari setelah mengisolasi atau membuat kalium untuk pertama kalinya, ia juga berhasil mengisolasi atau membuat natrium untuk pertama kalinya dengan elektrolisis natrium hidroksida kering. Elektrolisis ini dilakukan dengan menggunakan sumber listrik, hasil dari gabungan tiga baterai besar yang ia buat sendiri. Davy mencatat bahwa logam yang terbentuk pada kawat elektroda yang ia tempatkan pada larutan natrium hidroksida berwujud cairan (didapat cairan natrium), tetapi menjadi solid setelah mengalami pendinginan dan logam tersebut terlihat seperti kilau perak. Natrium ini sangat mudah didapat dan jauh lebih lunak daripada logam kebanyakan sifat ini tidak hilang atau berkurang ketika didinginkan sampai 32 oF (0 oC). Davy juga mencatat bahwa, ketika ditambahkan ke air, natrium bereaksi dengan air, dan melepaskan hidrogen. Ia mempertanyakan apakah zat baru tersebut harus digolongkan sebagai logam seperti pandangan sebagian ilmuwan, Meskipun fakta bahwa densitas atau kepadatannya jauh lebih rendah daripada logam. Ia menamakaan unsur logam baru tersebut sebagai sodium, karena ia menggunakan soda kaustik (atau lebih 9 populer dengan nama soda) sebagai sumber pem pembuatan buatan unsur tersebut. Di Jerman soda kaustik dikenal sebagai natronlauge dan L.W W Gilbert menyarankan unsur baru tersebut dinamakan natronium. J,J Berzelius lebih suka nama natrium karena lebih pendek, dimana nama inilah yang kita gunakan saat ini dengan simbol, Na (Hasanudin, 2015 ) Gambar 2.2. Natrium (Hasanudin.2015) Natrium merupakan logam lunak, berwarna putih keperakan. Logam ini cukup lunak untuk dipotong, sekalipun dengan ujung koin. Jika dipotong, maka permukaan logam ini dengan cepat akan teroksidasi di udara untuk lapisan oksidator yang tampak kusam. Natrium yang dibakar di udara akan memperlihatkan api berwarna be kuning terang. Natrium akan terapung di atas air, karena densitasnya lebih rendah dari air. Logam ini juga bereaksi hebat dengan air jika sejumlah kecil natrium bertemu air akan bereaksi hebat untuk menghasilkan natrium hidroksida dan gas hidrogen. Reaksi air dengan natrium lebih hebat daripada dengan litium apalagi dengan kalium. Ledakan bisa terjadi ketika panas yang dihasilkan oleh reaksi natrium dengan air berinteraksi dengan gas hidrogen yang dihasilkan seperti yang kita tahu hidrogen sangat mudah mudah terbakar dan mudah meledak (Hasanudin. Hasanudin.2015). 2.3.2. Klorin Klor bahasa Yunani Chloros, hijau pucat, adalah unsur kimia dengan simbol Cl dan nomor atom 17 massa atom standar 35.453 453 amu. Pada tabel periodik, unsure termasuk kelompok halogen atau gup 17. Dalam bentuk ion klorida, unsur ini adalah pembentuk garam dan senyawa lain ain yang tersedia di alam dalam jumlah sangat berlimpah dan diperlukan untuk pembentukan hampir 10 semua bentuk kehidupan termasuk manusia.. Dalam bentuk gas, klorin berwarna kuning kehijauan, dan sangat beracun.. Dalam bentuk cair atau padat, klor sering digunakan sebagai oksidan dan pemutih. Gambar 2.3. Klorin (Hasanudin, 2015) Klorin ditemukan pada tahun 1774 oleh ahli kimia Jerman Carl Wilhelm Scheele,, yang dengan silapnya menyangkakan klorin mengandung oksigen. Klorin telah diberikan namanya pada tahun 1810 oleh Sir Humphry Davy, Davy yang menegaskan bahwa ia sebenarnya sejenis unsur.. Gas klorin, juga dikenali sebagai bertholite, pertama kali digunakan sebagai senjata menentang manusia pada perang dunia pertama pada 22 April, 1915.. Secara industrinya, unsur klorin biasanya dihasilkan melalui proses elektrolisis natrium klorida yang terlarut dalam air. Klorin dapat menyesakkan sistem pernafasan terutamanya bagi anak anak-anak dan orang tua. Dalam keadaan gas, ia merengsa membran mukus dan dalam keadaan cair ia dapat melecurkan kulit (Hasanudin, 2015). 2.3.3. Hidrogen Hidrogen bahasa latin yaitu Hydrogenium, dari bahasa yunani, hydro: air, genes:: membentuk, adalah unsur kimia yang memiliki tabel periodik yang memiliki simbol H dan nomor atom 1. Pada suhu dan tekanan standar , hidrogen tidak berwana, tidak berbau, bersifat non non-logam, logam, bersifat tunggal, dan merupakan gas diatomik atomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen ialah unsur teringan di dunia (Putra, 2010). 11 Tabel 2.1. Tabel Periodik Unsur (Sumber:Hasanudin.2015) Hidrogen adalah unsur yang terdapat dialam dan yang kelimpahan terbesar, tetapi hanya sedikit tertinggal di bumi. Dari analisis yang dipancarkan oleh bintang, disimpulkan bahwa bintang terutama terdiri dari hydrogen, hydrogen sangat reaktif sehingga di bumi hydrogen terdapat sebagai senyawa air mengandung hydrogen sebnyak 11,1% berat (11,1%) hidrokarbon misalnya gas alam 25 %, minyak bumi 14% dan karbohidrat (Putra, 2010) 2.3.4. Oksigen Oksigen merupakan unsur utama penyusun kerak bumi. Sebanyak 46% dari massa kerak bumi merupakan oksigen dalam bentuk senyawa. Selain terdapat pada kerak bumi, oksigen juga terdapat di udara dengan kadar 20% sebagai O2. Sebanyak 90% massa air laut adalah oksigen dalam bentuk senyawa H2O (Hasanudin.2015). Oksigen terlarut Tanpa adanya oksegen terlarut, banyak mikro organisme dalam air tidak dapat hidup karena oksigen terlarut digunakan untuk proses degadasi senyawa organic dalam air. Oksigen dapat dihasilkan dari atmosfir ataudari reaksi fotosintesa algae. Oksigen yang dihasilkan dari reaksi fotosintesa algae tidak efisien, karena oksigen yang terbentuk akan digunakan kembali oleh algae untuk proses metabolisme pada saat tidak ada cahaya. Kelarutan oksigen dalam air tergantung pada temperature dan tekanan atmosfir. Berdasarkan data- 12 data temperature dan tekanan, maka kalarutan oksigen jenuh dalam air pada 25 °C dan tekanan 1 atmosfir adalah 8,32 mg/l (Warlina,1985). Kadar oksigen terlarut yang tinggi tidak menimbulkan pengaruh fisiologis bagi manusia. Ikan dan organisme akuatik lain membutuhkan oksigen terlarut dengan jumlah cukup banyak. Kebutuhan oksigen ini bervariasi antar organisme. Keberadaan logam berta yang berlebihan di perairan akan mempengaruhi sistem respirasi organism akuatik, sehingga pada saat kadar oksigen terlarut rendah dan terdapat logam berat dengan konsentrasi tinggi, organisme akuatik menjadi lebih menderita (Hefni, 2003). 2.4. Elektrolisis Elektrolit adalah suatu zat yang larut atau terurai ke dalam bentuk ionion dan selanjutnya larutan menjadi konduktor elektrik, ion-ion merupakan atom-atom bermuatan elektrik. Elektrolit bisa berupa air, asam, basa atau berupa senyawa kimia lainnya. Elektrolit umumnya berbentuk asam, basa atau garam. Beberapa gas tertentu dapat berfungsi sebagai elektrolit pada kondisi tertentu misalnya pada suhu tinggi atau tekanan rendah. Elektrolit merupakan senyawa yang berikatan ion dan kovalen polar. Sebagian besar senyawa yang berikatan ion merupakan elektrolit sebagai contoh ikatan ion NaCl yang merupakan salah satu jenis garam yakni garam dapur, NaCl dapat menjadi elektrolit dalm bentuk larutan dan lelehan atau bentuk liquid dan aqueous. Sedangkan dalam bentuk solid atau padatan, senyawa ion tidak dapat berfungsi sebagai elektrolit (Siti dan Sri, 2015). Reaksi elektrolisis bergantung pada potensial elektroda, konsentrasi, dan over potensial dari spesi yang terdapat dalam sel elektrolisis. Gambar 2.4. Elektrolisis (Utami dkk., 2007) 13 Elektrolisis adalah suatu proses penguraian molekul air (H2O) menjadi Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2) dengan energi pemicu reaksi berupa energi listrik. Proses ini dapat berlangsung ketika dua buah elektroda ditempatkan dalam air dan arus searah dilewatkan diantara dua elektroda tersebut. Hidrogen terbentuk pada katoda, sementara Oksigen pada anoda. Selama ini elektrolisis dikenal sebagai proses produksi Hidrogen dari air yang paling efektif dengan tingkat kemurnian tinggi, tapi terbatas untuk skala kecil (Helmenstine, 2001). Pada proses elektrolisis air, katalis yang digunakan adalah larutan elektrolit. Elektrolit dapat berfungsi sebagai konduktor listrik, dimana arus listrik dibawa oleh pergerakan ion (Gaikward, 2004). Elektroda adalah konduktor yang digunakan untuk bersentuhan dengan bagian atau media non-logam dari sebuah sirkuit. Elektroda merupakan salah satu komponen yang sangat penting pada proses elektrolisis air. Elektroda berfungsi sebagai penghantar arus listrik dari sumber tegangan ke air yang akan dielektrolisis (Faraday, 1834). Selain elektroda, larutan elektrolit juga memiliki peran penting dalam proses elektrolisis. Larutan elektrolit berguna sebagai media pergerakan ionion menuju elektroda. Larutan elektrolit yang digunakan dalam penelitian ini adalah larutan basa, NaHCO3. Penggunaan senyawa NaHCO3 mengacu pada penelitian (Isyana, 2012). Elektroda yang menerima elektron dari sumber arus listrik luar disebut Katoda, sedangkan elektroda yang mengalirkan elektron kembali ke sumber arus listrik luar disebut Anoda. Katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Katoda merupakan elektroda negatif karena menangkap elektron sedangkan anoda merupakan elektroda positif karena melepas elektron. Reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda pada sel elektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu di katoda adalah tempat terjadinya reaksi reduksi dan di anoda adalah tempat terjadinya reaksi oksidasi. Akan tetapi, muatan elektronnya berbeda. 14 Gambar 2.5. Senyawa Natrium Klorida (Hasanudin, (Hasanudin 2015) Elekrolisis air garam merupakan proses dekompresisi air menjadi oksigen dan hidrogen dengan menggunakan arus listrik yang mengalir melalui air. Energi listrik di gunakan untuk mem memecah ikatan molekul air H2O menjadi molekul H2dan O2.Selanjutnya ion-ion ion O2 berimigasi melewati membran elektrolit untuk mencapai sisianoda sesuai prinsip fisiska electron hole. Setelah mencapai sisi anoda ion-ion O2 akan melepaskan elektron dan membentuk molekul oksigen dan pada sisi katoda akan membentuk molekul hidrogen. Pada elektrolisis larutan yang mengandung ion-ion ion ion golongan IA, ion-ion ion tersebut tidak tereduksi pada katoda, tetapi air yang mengalami reduksi karena potensial reduksi air lebih besar dari dari potensial ion Natrium dan ion Kalium.Dalam penerapannya, elektroda yang digunakan adalah stainless stell yang dapat dikategorikan sebagai electrode inert.. Gas oksigen yang dihasilkan pada proses elektrolisis air garam tidak ada karena air telah bercampur bercampur terhadap NaCl, jadi gas yang dihasilkan pada sisi anoda ialah gas klorin ( Cl2 ). Reaksi yang terjadi jika air bercampur dengan garam ( NaCl ) adalah: 2 NaCl(aq) + 2 H2O(l) → 2 NaOH(aq) + H2(g) + Cl2(g) Pada sel volta katoda bermuatan positif positif dan anoda bermuatan negatif, sedangkan pada sel elektrolisis katoda bermuatan negatif dan anoda bermuatan positif. 2.4.1. Macam-Macam Macam Elektrolisis Adapaun macam acam-macam elektrolisis yaitu sebagai berikut:: 1. Elektrolisis leburan elektrolit Dapat digunakan untuk menghantar ion-ion ion pada sel elektrolisis. Leburan elektrolit tanpa menggunakan air. Contohnya adalah NaCl. 15 2. Elektrolisis air Jika arus listrik dilewatkan melalui 2 elektroda dalam air murni, tidak terjadi elektrolisis. Tetapi, jika larutan CuSO4/KNO3 ditambahkan air murni dengan konsentrasi rendah, akan terjadi elektrolisis dan dapat menghantarkan arus listrik. 3. Elektrolisis larutan elektrolit Reaksi yang terjadi tidak hanya melibatkan ion – ion dalam larutan saja, tetapi juga air. Contohnya adalah Kl. Elektrolisis mempunyai banyak keguanaan di antaranya yaitu dapat memperoleh unsur - unsur logam, halogen, gas hidrogen dan gas oksigen, kemudian dapat menghitung konsentrasi ion logam dalam suatu larutan, digunakan dalam pemurnian suatu logam, serta salah satu proses elektrolisis yang popular adalah penyepuhan, yaitu melapisi permukaan suatu logam dengan logam lain. Sel elektrolisis memiliki 3 ciri utama, yaitu : 1. Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas. Ion – ion ini dapat memberikan atau menerima elektron sehingga elektron dapat mengalir melalui larutan. 2. Ada 2 elektroda dalam sel elektrolisis. 3. Ada sumber arus listrik dari luar, seperti baterai yang mengalirkan arus listrik searah (DC ). 2.4.2. Reaksi Reduksi dan Oksidasi a. Reaksi Reduksi : 1. Penangkapan elektron (dalam reaksi elektron berada di ruas kiri ). 2. Melepas oksigen. 3. Menangkap Hidrogen. 4. Bilangan Oksidasi (Biloks)nya berkurang. b. Oksidasi : 1. Pelepasan elektron ( dalam reaksi elektron berada di ruas kanan ) 2. Menangkap oksigen 16 3. Melepas Hidrogen 4. Bilangan Oksidasi (Biloks)nya bertambah Reaksi redoks adalah reaksi yang mengalami dua peristiwa yaitu reduksi dan oksidasi (ada perubahan Biloks satu atau lebih unsur yang bereaksi). Reaksi autoredoks adalah reaksi redoks yang hanya satu jenis unsur yang mengalami reduksi dan oksidasi. Untuk menentukan reaksi redoks (reduksi (reduksi-oksidasi) tidak selalu menghitung g nilai biloksnya karena kadang-kadang kadang dapat ditentukan dengan cepat,, sebagai contoh : Gambar 2.6. Reaksi oksidasi dan reduksi Fe2O3 + 3Co Penentuan reaksi redoks di atas berdasarkan penerimaan/pelepasan oksigen. Fe2O3 menjadi Fe merupakan reaksi reduksi karena melepas oksigen. Sedangkan CO menjadi CO2 merupakan reaksi oksidasi karena jumlah ju oksigennya bertambah Gambar 2.7. Reaksi Redoks tembaga Penentuan reaksi redoks di atas berdasarkan penerimaan/pelepasan elektron. Perhatikan muatan Cu, pada awalnya Cu biloksnya (bilangan oksidasinya) = +2 kemudian berubah menjadi Cu yang biloksnya = 0 sehingga biloksnya turun. Reaksi tersebut merupakan reaksi reduksi karena terjadi penurunan bilangan oksidasi. Sedangk Sedangkan an Muatan Mg berubah dari mula mula-mula biloksnya = 0 menjadi = +2 sehingga dapat digolongkan reaksi oksidasi. Reaksi redoks di atas dapat dipisahkan menjadi 1/2 reaksi, yakni reaksi oksidasi dan reaksi ksi reduksi sehingga pelepasan/pener pelepasan/penerimaan elektron akan terlihat. Oksidasi: Mg --> Mg+2+2e Reduksi : Cu+2 + 2e ---> Cu 17 Dalam reaksi tersebut terlihat bahwa Mg mengalami kenaikan muatan yang mula2 tidak bermuatan menjadi bermuatan +2. Muatan Mg bertambah +2 berarti Mg mengalami peristiwa pelepasan elektron sebanyak 2 buah. Pelepasan elektron dalam reaksi ditulis sebagai "e" yang bermuatan -1 dan ditulis di ruas kanan yang artinya elektron terlepas dari Mg. Sehingga muatan di ruas kiri dan kanan menjadi seimbang. Pada Cu terjadi kebalikannya yaitu penangkapan elektron, Pada Mg digolongkan sebagai reaksi oksidasi karena terjadi pelepasan elektron sedangkan Cu digolongkan sebagai reaksi reduksi karena terjadi penangkapan elektron. Pada reaksi gabungan reaksi oksidasi dan reduksi pelepasan atau penerimaan elektron tidak akan terlihat karena jika digabung jumlah elektron di ruas kiri sama dengan di ruas kanan. Jika ada unsur yang sama di ruas kiri dan kanan maka akan saling menghilangkan. Agar dapat menentukan suatu unsuk mengalami oksidasi dan reduksi kita harus dapat menentukan bilangan oksidasi (biloks) dari unsur tersebut. Unsur yang bilangan oksidasi biloksnya bertambah berarti mengalami reaksi oksidasi sedangkan unsur yang bilangan oksidasi biloksnya berkurang merupakan reaksi reduksi Untuk menentukan biloks ada aturan. c. Patokan Penentuan Bilangan Oksidasi (Biloks) 1. Biloks atom dalam unsur tunggal = 0 .Contoh Biloks Cu, H2, O2 dll = 0 2. Golongan IA ( Li, Na, K, Rb, Cs dan Fr ) biloksnya selalu +1 3. Golongan IIA ( Be, Mg, Ca, Sr dan Ba ) biloksnya selalu +2 4. Biloks H dalam senyawa = +1, Contoh H2O, kecuali dalam senyawa hidrida Logam (Hidrogen yang berikatan dengan golongan IA atau IIA) Biloks H = -1, misalnya: NaH, CaH2 dll 5. Biloks O dalam senyawa = -2, Contoh H2O, kecuali OF2 biloksnya = + 2 dan pada senyawa peroksida (H2O2, Na2O2, BaO2) biloksnya = -1 serta dalam senyawa super oksida, misal KO2 biloksnya = -1/2. untuk mempermudah tanpa banyak hafalan bila atom O atau H berikatan dengan 18 Logam IA atau IIA maka biloks logamnyalah yang ditentukan terlebih dahulu dan biloks O dan H nya yang menyesuaikan. 6. total Biloks dalam senyawa tidak bermuatan = 0, Contoh HNO3 : (Biloks H) + (Biloks N) + (3.Biloks O) = 0 maka dengan mengisi biloks H = +1 dan O = -2 diperoleh biloks N = +5 2.4.3. Ketentuan Katode Hasil yang diperoleh pada penelitian ini mengindikasikan bahwa penurunan performa katoda pada perak> tembaga> nikel. Pasivasi yang lebih cepat pada elektroda perak disebabkan terbentuknya endapan AgCl. Pembentukan AgCl ini lebih mudah dibandingkan Ag2O (∆fG° Ag Cl= -109,8 kJ/mol; ∆fG° Ag2O= -11,2 kJ/mol (David, 2005) Hasil ini menunjukkan bahwa terbentuknya endapan menghasilkan pengaruh yang lebih buruk terhadap kinerja baterai dibandingkan terbentuknya film. Pada elektroda tembaga terdapat dua kecenderungan yaitu fluktuasi arus atau arus yang terus menurun. Hal ini mengindikasikan adanya dua jalur reaksi yaitu pembentukan film secara berkelanjutan atau film yang terbentuk kemudian melarut kembali (Kear dkk, 2004). Pembentukan film dan pelarutan film tersebut sesuai reaksi berikut Cu ↔ Cu+ + eCu+ + 2Cl-↔ CuCl2 Di katode terjadi reaksi reduksi, untuk ini terjadi persaingan antara kation atau air. Untuk kation yang mempunyai potensial reduksi lebih besar dibanding air, berarti kation tersebut direduksi. Sedangkan jika potensial reduksi kation lebih kecil dibanding air, maka H2O yang berhak direduksi (Kear dkk, 2004). 2.4.4. Ketentuan di Anode Anoda Alumunium Al(s)→ Al3+(aq)+ 3eAl3+(aq) + H2O(l)→ Al2O3(aq) + 6H+ 19 Pada awalnya, alumunium terlarut menjadi ion Al3+. Selanjutnya ion tersebut berubah menjadi oksida Al2O3 saat bereaksi dengan air. Oksida ini dapat mengakibatkan pasivasi pada permukaan alumunium. Akan tetapi, pasivasi tersebut diminimalisasi dengan keberadaan ion klorida dalam larutan. Ion alumunium membentuk senyawa mudah larut yang mengakibatkan penurunan arus yang tidak signifikan sesuai reaksi berikut: Al3+(aq) + H2O(l)+ Cl-(aq) → Al(OH)2Cl(aq) + H+(aq) Di anoda terjadi reaksi oksidasi, untuk ini terjadi persaingan antara anion dan air. Idealnya untuk anion dengan potensial reduksi kecil atau dengan potensial oksidasi besar, maka anion tersebut dioksidasi. Sedangkan untuk anion dengan potensial reduksi besar atau potensial oksidasi kecil, maka H2O yang dioksidasi. Hanya saja kebanyakan urutan potensial reduksi yang mudah untuk diingat adalah kation bukan anion. Untuk memudahkan mengingat, ada 2 golongan anion, yaitu anion yang mengandung O, seperti SO, NO3, ClO4- maka yang dioksidasi adalah H2O. Ini disebabkan karena anion tersebut sukar di oksidasi. Berarti anion ini sudah maksimum mengikat atom O sehingga tidak bisa lagi dioksidasi. Biloks S pada SO4-,biloks N pada NO3, atau biloks Cl pada C1O4 sudah merupakan bilok terbesar, sehingga biloksnya tidak dapat melakukan oksidasi. Sedangkan anion yang tidak mengandung O, seperti Cl-, Br-, I-, dan OH- maka yang dioksidasi adalah anion tersebut. Secara sederhana: Yang mengandung O (2–4 SO,NO3-, C1O4-), yang dioksidasi H2O. H2O(l)⎯⎯→4 H+(aq)+ O2(g)+ 4 eYang tidak mengandung O (Cl-, Br-, I-, H-), yang dioksidasi anion tersebut: Contoh: 2 Cl-(aq) ⎯⎯→ Cl2(aq)+ 2 e- 4 OH-(aq) ⎯⎯→ 2 H2O(l)+ O2(g)+ 4 e20 2.4.5. Elektron Dalam Atom Fisika klasik menyatakan bahwa apabila terdapat suatu partikel bermuatan yang bergerak menurut lint lintasan san lengkung maka energinya akan hilang dalam bentuk radiasi. Pernyataan fisika klasik ini menjadi persoalan bagi model atom yang dikemukakan oleh Rutherford karena jika elektron bergerak mengelilingi inti, maka elektron akan kehilangan energinya dan energi kinetik elektron akan terus berkurang. Gaya tarik iinti nti atom terhadap elektron akan menjadi lebih besar daripada gaya sentrifugal lintasan elektron dan menyebabkan lintasan menjadi spiral dan akhirnya elektron jatuh kedalam inti atom. Apabila elektron jatuh kedalam inti atom, maka atom menjadi tak stabil. H Hal al ini bententangan dengan pernyataan umum um bahwa atom stabil (Ediati Dkk., 2008). Gambar 2.8. Lintasan spiral elektron (Ediati dkk, 2008) 2.5. Elektrokimia Dalam m reaksi redoks terjadi transfer elektron, yaitu dengan adanya elektron yang dilepaskan dan adanya elektron yang diterima. Energi yang dilepaskan dari reaksi redoks dapat diubah menjadi energi listrik dan ini digambarkan dalam sel volta atau sel galvani. Sedangkan jika energi listrik di alirkan dalam larutan elektrolit, maka akan terjadi reaksi rredoks edoks dan ini digambarkan dalam sel elektrolisis. 2.5.1. Sel Volta Logam tembaga dicelupka dicelupkan dalam larutan CuSO4 dan logam seng dicelupkan dalam larutan ZnSO4. Kedua larutan dihubungkan ubungkan dengan jembatan garam. Jembatann garam merupakan tabung U yang diisi agar-agar agar dan garam KCl. 21 Sedangkan kedua elektroda ektroda (logam Cu dan logam Zn) dihubungkan dengan d alat penunjuk arus yaitu voltmeter. Gambar 2.9. Sel volta (Utami Dkk., 2009) Logam Zn akan melepaskan elektron dan berubah membentuk ion Zn 2+ dan bergabung dalam larutan ZnSO4. Elektron mengalir dari elektroda Zn ke elektroda Cu. Ion Cu 2+ dalam larutan CuSO4 menerima elektron dan ion tersebut berubah membentuk endapan logam Cu. Reaksi oksidasi : Zn ⎯⎯→Zn2++ 2 e_ Reaksi reduksi : Cu2++ 2 e-⎯⎯→Cu Reaksi eaksi bersih pada sel : Zn + Cu2+⎯⎯→Zn2++ Cu Elektroda pada Sel Volta yaitu berupa katoda dan anoda. Katode adalah Elektroda di mana terjadi re reaksi reduksi, berarti logam Cu dalam alam sel volta disebut dis sebagai elektroda positif. Sedangkan Anode adalah Ele Elektroda di mana terjadi reaksi ksi oksidasi, berarti logam Zn ddalam alam sel volta disebut sebagai elektroda negatif. Fungsi Jembatan Garam Dalam larutan ZnSO4 terjadi kenaikan jumlah ion Zn2+ dan dalam larutan CuSO4 terjadi penurunan jumlah ion Cu2+. Sedangkan banyaknya kation (Zn 2+ atau Cu 2+ ) harus setara dengan anion S. Untuk menyetarakan kation dan anion, maka ke dalam larutan ZnSO4 masuk anion Cldari jembatan garam aram sesuai bertambahnya ion Zn 2+ . Pada larutan CuSO4 terjadi kekurangan Cu2+ atau dapat disebut terjadi kelebihan ion S, maka ion S masuk ke jembatan garam menggantikan Cl - yang masuk ke larutan ZnSO4. Jadi, fungsi jembatan garam adala adalah menyetarakan kation dan anion dalam larutan. Hamann dkk ((1998). Adapun syarat jembatan garam yaitu bisa dilewati ion dan hanya sedikit melewatkan pelarut. Jembatan garam pada penelitian ini berupa agar yang diisi dengan 3% natrium klorida. Pemilihan natrium 22 klorida dikarenakan kedua sisi reaktor adalah larutan natrium m klorida yang berbeda konsentrasi. Perbedaan konsentrasi akan menyebabkan difusi ion secara alami dari konsentrasi tinggi menuju konsentrasi rendah. Pada natrium klorida, ion klorida memiliki mobilitas yang lebih besar dibandingkan ion natrium. Adanya jembatan garam memperlambat gerakan ion klorida dan mempercepat migasi asi ion natrium. Fenomena ini menimbulkan adanya potensial tambahan yang kecil (berkisar antara 4 mV-10 mV 10 mV), sehingga nilainya bisa diabaikan (Sawyer, 1995) 2.5.2. Potensial Elektroda Banyaknya arus listrik yang dihasilkan dari kedua elektroda di atas dapat ditentukan besarnya dengan menetapkan potensial elektroda dari Zn dan Cu. Hanya saja potensial elektroda suatu zat tidak mungkin berdiri sendiri, harus ada patokan yang menjadi standar. Sebagai Seba elektroda standar digunakan elektroda hidrogen. Elektroda ini terdiri atas gas hidrogen murni dengan tekanan 1 atm pada suhu 25 ºC yang dia dialirkan melalui sepotong platina yang tercelup dalam suatu suat larutan yang g mengandung ion H+ sebesar 1 mol/liter. Jadi, potensial elektroda digambarkan dengan reaksi reduksi. Daftar harga potensial elektroda untuk logam logam-logam yang penting sebagai berikut: Tabel 2.2. 2.2 Potensial elektroda ( sumber : Utami dkk, 2009) 23 Menurut perjanjian internasional, jika ada suatu zat ternyata lebih mudah melakukan reduksi dibanding hidrogen, maka harga potensial elektrodanya adalah positif. Potensial reduksinya positif. Cu2+(aq)+ 2 e+ Ag (aq)+ e _ ⎯ Cu(s); Eº = + 0,34 volt ⎯ Ag(s); Eº = + 0,80 volt Tetapi jika zat ternyata lebih mudah melakukan reaksi oksidasi dibanding hidrogen, maka harga potensial elektrodanya adalah negatif. Dalam hal ini potensial oksidasinya positif, tetapi karena potensial elektroda harus ditulis reduksi berarti potensial reduksinya adalah negatif. Zn2+(aq)+ 2 e- ⎯ Zn(s); Eº = 0,76 volt A13+(aq)+ 3 e- ⎯ A1(s); Eº = 1,76 volt 2.5.3. Kegunaan Sel Volta Dalam kehidupan sehari-hari, arus listrik yang dihasilkan dari suatureaksi kimia dalam sel volta banyak kegunaannya, seperti untuk radio,kalkulator, televisi, kendaraan bermotor, dan lain-lain. Sel volta dalam kehidupan sehari-hari ada dalam bentuk berikut. 1) Baterai Biasa Baterai yang sering kita gunakan disebut juga sel keringatau selLecanche. Dikatakan sel kering karena jumlah air yang dipakai sedikit (dibatasi). Sel ini terdiri atas: Anode : Logam seng (Zn) yang dipakai sebagai wadah. Katode : Batang karbon (tidak aktif). Elektrolit : Campuran berupa pasta yang terdiri dari MnO2,NH4Cl, dan sedikit air. Reaksi: Anode : Zn(s)⎯⎯→Zn2+(aq)+ 2 eKatode : MnO2 (s)+ 2 NH4+(aq)+ 2 e-⎯⎯→ Mn2O3(s)+ 2 NH3(g)+ H2O(l) 24 Gambar 2.10. Baterai biasa (Utami dkk.,, 2009) 2) Baterai Alkaline Pada baterai alkaline dapat dihasilkan energi dua kali lebihbesar dibanding baterai biasa. Sel ini terdiri atas: Anode : Logam seng (Zn). Katode : Oksida mangan (MnO2). Elektrolit : Kalium hidroksida (KOH). Gambar 2. 11. Baterai Alkalin (Utami dkk, 2009) 3) Sel Aki Sel aki atau accu merupakan contoh sel volta yang bersifat reversibel, di mana hasil reaksi dapat diubah kembali menjadi zatsemula. Pada sel aki jika sudah lemah dapat diisi ulang, sedangkan pada sel baterai tidak bisa. Sel ini terdiri atas: Anode : Lempeng logam timbal (Pb). Katode : Lempe Lempeng logam oksida timbal (PbO2). Ektrolit : Larutan asam sulfat (H2SO4) encer. 25 Gambar 2.12. Sel Aki (Utami Dkk, 2009) Reaksi pengosongan aki: Anode : Pb(s)+ H(aq)⎯⎯PbSO H(aq) 4(s)+ H+(aq)+ 2 e Katode :PbO2(s)+ H(aq)+ 3 H+(aq)+ 2 e- ⎯⎯→PbSO4(aq)+ 2 H2O Reaksi lengkapnya: Pb(s)+ PbO2(s)+ 2 H(aq)+ 2 H+(aq)⎯⎯→2 PbSO4(s)+ 2 H2O(l) Ketika sel ini menghasilkan arus listrik, anode Pb dan katode PbO2 berubah membentuk PbSO4. Ion H+dari H2SO4 berubah membentuk H2O sehingga konsentrasi H2SO4akan berkurang. Kemudian sel aki dapat disetrum kembali, sehingga konsentrasi asam sulfat kembali seperti semula. Proses ini nanti merupakan contoh dalam sel elektrolisis (Utami dkk, 2009). 26 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Waktu Dan Tempat Penelitian Adapun penelitian ini direncanakan pada bulan Maret 2017 sampai selesai, yang pengujian daya listrik yang dihasilkan oleh air garam dilakukan di Laboratorium Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo, Sedangkan pengujian Kadar Garam dilakukan di Laboratorium Forensik dan Biomolekul, Fakultas Mate-Matika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Halu Oleo. 3.2. Alat Dan Bahan Yang Digunakan 3.2.1. Alat adapun alat yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.1. Alat Perlengkapan No Alat-Alat Nama Alat 1 AVO Meter 2 Tang Fungsi Untuk mengukur tegangan dan arus pada rangkaian listrik Untuk mencengkram komponen yang akan dibuka dan dipasang Untuk mengukur panjang 3 Mistar lempeng aluminium dan tembaga yang akan digunakan sebagai sel penampang 27 4 5 6 Gelas Ukur Untuk mengukur volume air Neraca Untuk mengukur komposisi Analitik campuran garam Salt Meter Untuk mengukur kadar garam 3.2.2. Bahan Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 3.2. bahan penelitian No 1 Bahan Nama Bahan Air Fungsi Sebagai pelarut dari Garam 2 Garam Dapur Sebagai bahan terlarut 3 Plat Tembaga Sebagai kutup Positif (katoda) 28 Plat 4 Aluminium 5 Sebagai kutup negatif (anoda) Kabel Sebagai konektor/penghubung Wadah Sebagai tempat terjadinya reaksi 6 3.3. Prosedur Percobaan Adapun prosedur percobaan pada penelitian ini yaitu: 1. Siapakan alat dan bahan penelitian. 2. Rangkai kutup positif dan negatif menggunakan kabel. 3. Siapkan garam dengan massa 25 gam. 4. Siapakan air sebanyak 2000 ml. 5. Masukkan garam kedalam air, lalu aduk hingga merata. 6. Masukkan kangkaian kutup positif dan negativ kedalam larutan air dan garam. Lalu, tempelkan AVO Meter pada ujung kabel yang telah dihubungkan dengan kutup negaif dan positif, kemudian ukur daya yang dihasilkan dan catat. 7. Lakukan cara 3-7 sebanyak 5 kali. 8. Kemudian lakukan pula cara diatas untuk garam 50 g,75 g, 100g, 125 g, 150g, 275 g, 200g, 225 g, dan 250 g seperti cara pertama pada garam seberat 25 g. 29 3.4. Tabel Pengamatan Adapun tabel pengamatan yang digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut : Tabel 3.3. Rancangan Pengamatan Massa Garam Tegangan Arus Kadar garam No (g) (volt) (Mili Ampere) (%) 1 25 2 50 3 75 4 100 5 125 30 6 150 7 175 8 200 9 225 3.5. Teknik Pengumpulan Data dan Analisa Data A. Pengumpulan Data Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode eksperimen. Penelitian dengan pendekatan eksperimen adalah penelitian yang 31 dimaksudkan untuk mencari pengaruh suatu variabel ke variabel yang lain dalam kondisi yang terkontrol. B. Analisa Data Data yang akan diperoleh dari hasil penelitian dimaskkan kedalam tabel dan ditampilkan dalam bentuk gafik kemudian dibandingkan antara kadar garam dengan daya yang dihasilkan pembangkit listrik air garam. 3.6. Gambar alat uji 4 1 3 2 5 Gambar 3.1. Alat Pengujian Keterangan 1. Wadah larutan. (2000 ml) 2. Tutup wadah, tempat menempelnya elektroda. 3. Elektroda aluminium. 4. Elektroda tembaga. 5. Kawat penghubung. 32 3.7.Diagam Alir Penelitian Mulai Studi Literatur Perencanaan Dan Persiapan Alat Uji Pengujian Pengujian listrik menggunakan campuran Air dan garam Pengujian menggunakan air laut Tidak Ya Data Yang Diperoleh : Analisa Data Kesimpulan Selesai 33 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Pengamatan penguji melakukan penelitian dengan menggunakan sel elektrokimia menggunakan wadah kaca berukuran 35 cm x 10 cm dengan volume air yang digunakan adalah 2000 ml yang di campurkan dengan variasi garam mulai dari 25 g,50 g, 75 g, 100 g, 125 g, 150 g,175 g, 200 g dan 225 gg,, dimana variasi garam dimaksudkan untuk memperoleh perbedaan kadar garam dan sel elektrokimia ini menggunakan dua pasang elektroda aluminium (ano (anoda) da) dan tembaga (katoda) dengan masing- masing ukuran dengan 3 cm x 6 cm Gambar 4.1. dimensi alat pengujian Setelah melakukan pengamatan pengaruh kadar garam terhadap daya listrik yang dihasilkan listik air garam menggunakan metode Sel Elektrokimia pada tanggal 3 April 2017 di Laboratorium Mekanika Fluida Fakultas Teknik Universitas Halu Oleo dan pengujian kadar garam dilakukan di laboratorium Forensik dan Biomolekul, Fakultas MateMate Mateka dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Halu Oleo, didapatkan hasil seperti pada tabel 4.1 berikut : 34 Tabel 4.1 Hasil Pengamatan Penggunaan air garam sebagai sumber energi Massa Tegangan Arus rata- Kadar garam rata-rata rata garam (g) (volt) (ampere) (%) 1 25 1,13 0,010 7 0,011 2 50 1,19 0,013 18 0,016 3 75 1,34 0,014 28 0,019 4 100 1,49 0,018 40 0,026 5 125 1,67 0,025 54 0,042 6 150 1,76 0,027 64 0,047 7 175 1,97 0,029 74 0,058 8 200 1,10 0,033 83 0,036 9 225 0,93 0,035 97 0,033 No Daya (watt) Tabel 4.1 diatas merupakan data hasil pengamatan yang dilakukan terhadap air garam yang digunakan sebagai sumber energi listrik. Pengujian dilakukan dengan menggunakan metode sel elektrokimia. Dalam sel elektrokimia ini terdapat dua elektroda yang digunakan yaitu aluminium sebagai anoda (kutub negatif) dan tembaga sebagai katoda (kutub positif). Dalam penelitian ini sampel garam divariasikan 9 sampel dengan pengambilan data tiap sampel dilakukan sebanyak lima kali dan Pengujian pertama dilakukan dengan massa garam 25 g, mengasilkan kadar garam sebesar 7 % dengan potensial listrik yang di dapat yaitu 1,13 V , Arus sebesar 0.010 A. Pengujian kedua dilakukan pada massa garam 50 g, dan dari hasil pengamatan di dapatkan kadar garam sebesar 18 % dengan potensial listrik (V) sebesar 1.19 V dan arus listrik yang dihasilkan adalah 0.013. pengujian ke-3 yang dilakukan dengan massa garam 75 g dihasilkan kadar garam sebesar 28 % dengan potensila listrik (V) sebesar 1.34 V dan arus listrik yang di dapat sebesar 0.014 Ampere. Kemudiaan pengujian ke-4 dengan massa garam sebesar 100 g dihasilkan kadar garam sebesar 40 %, dan potensial listrik sebesar 1.49 Volt serta arus listrik yang dihasilkan sebesar 0.018 Ampere. 35 Pada pengujian ke-5 dengan massa garam sebesar 125 g di dapat kadar garam sebesar 54 %, dengan potensial listrik 1.67 Volt dan arus listrik sebesar 0.025 Ampere. Pada pengujian ke-6 dengan variasi massa garam sebesar 150 g, mengasilkan kadar garam sebesar 64 %, dengan potensial listrik yang dihasilkan sebesar 1.76 Volt dan arus listrik sebesar 0.027 Ampere. Pada pengujian ke-7 dengan massa garam 175 g didapatkan kadar garam sebesar 74 % dengan potensila listrik yang dihasilkan sebesar 1.97 Volt dan arus listrik sebesar 0.029 Ampere. Pada pengujian ke- 8, massa garam sebesar 200 g mengasilkan kadar garam sebesar 83 % dan potensila listrik sebesar 1.10 Volt dan arus listrik sebesar 0.033 ampere. Dan pada pengujian ke-9 dengan menggunakan massa garam sebesar 225 g didapakan kadar garam sebesar 97 % dengan potensial listrik sebesar 0.90 volt dan arus listrik sebesar 0.035 Ampere. 4.2 Perhitungan Daya Listrik Air Garam Sebagai Sumber Energi Alternatif Setelah melakukan pengujian dan potensial listrik dan arus listrik yang dihasilkan air garam sebagai sumber energi listrik telah diketahui , maka selanjutnya menghitunng daya yang dihasilkan air garam tersebut. Daya listrik dihasilkan karena beda potensial (voltase) dan arus listrik yang mengalir. Daya listrik adalah jumlah energi yang diserap atau dihasilkan dalam sebuah sirkuit/rangkaian. Rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik adalah : P = V x I............. (4.1) Dimana : P = Daya (Watt) V = Potensial (Volt) I = Arus (Ampere) Untuk lebih mengetahui daya listrik yang dihasilkan dari suatu sel elektrokimia, maka dapat di contohkan pada sampel pengujian pertama dimana kadar garam yang digunakan sebanyak 25 g, dengan kadar garam sebesar 7 % 36 dengan potensial listrik yang dihasilkan adalah 1.13 Volt dan Arus yang sebesar 0.010 Ampere maka daya yang dihasilkan adalah sebagai berikut: = = 1.13 0.01 = 0.011 Jadi daya yang dihasilkan air garam sebagai sumber energi listrik alternatif untuk massa garam 25 g adalah 0.011 Watt. Keseluruhan daya yang dihasilkan dalam pengujian air garam sebagai sumber energi listrik alternatif dengan variasi kadar dapat dilihat pada tabel 4.2 berikut : Tabel 4.2. Data Hasil Pengamatan Daya Listrik Dari Air Garam Kadar Tegangan Arus rata-rata rata-rata(volt) (ampere) 1 1,13 0,010 7 0,011 2 1,19 0,013 18 0,016 3 1,34 0,014 28 0,019 4 1,49 0,018 40 0,026 5 1,67 0,025 54 0,042 6 1,76 0,027 64 0,047 7 1,97 0,029 74 0,058 8 1,10 0,033 83 0,036 9 0,93 0,035 97 0,033 No garam (%) Daya (watt) Dari tabel di atas pengaruh kadar garam terhadap daya yang dihasilkan oleh air garam sebagai sumber energi listrik alternatif dapat dilihat pada gafik berikut : 37 0.07 100 0.058 97 kadar Garam 0.047 80 0.042 74 64 60 0.026 0.019 0.016 40 40 0.011 54 83 0.05 0.036 0.04 0.03 0.033 0.02 28 20 18 0.01 7 0 25 0.06 Daya Listrik (Watt) 120 0 50 75 100 125 150 175 200 225 massa Garam (gr) Kadar Garam Daya Listrik Gambar 4.1 Pengaruh Kadar Garam Terhadap Daya Listrik Gambar di atas merupakan gafik daya yang dihasikan air garam sebagai sumber energi. Dari gafik terlihat jelas bahwa nilai tertinggi dari daya yang mampu dihasilkan air garam sebagai sumber energi listrik yaitu terdapat pada kadar garam 74 % yang dimana menghasilkan daya yaitu sebesar 0.058 Watt, sedangkan nilai daya terendah terdapat pada kadar garam 7 % yang dimna hanya mampu menghasilkan daya listrik sebesar yaitu 0,011 Watt.. Dari hasil penelitian yang dilakukan dalam wadah 2000 ml air yang di campurkan dengan variasi garam mulai dari 25 g,50 g, 75 g, 100 g, 125 g, 150 g,175 g, 200 g dan 225 g.Dapat dilihat bahwa daya terendah yang dihasilkan sel elektrokimia yaitu pada massa garam 25 g atau dengan kadar garam 7 % dimana daya yang dihasilkan adalah 0.011 Watt dan terus meningkat seiring pertambahan kadar garam namun pada kadar garam 74 % atau pada massa garam 175 g daya listrik yang dihasilkan adalah 0.058 Watt dan merupakan nilai tertinggi sebelum mulai mengalami penurunan pada massa garam 200 g atau dengan kadar garam 83 % dan terus mengalami penurunan seiring peningkatan jumlah kadar garam. Sedangkan untuk penggunaan air laut sebagai perbandingan di hasilkan nilai sebagai berikut: No Tegangan (Volt) Arus (A) Daya (watt) Kadar Garam (%) 1 1.32 0.014 0.018 27 38 Dari pengujian menggunakan air laut di hasilkan arus listrik sebesar 0.014 Ampere dan tengangan 1,32 volt sehingga daya yang dihasilkan adalah 0.018 Watt dengan kadar garam 27 % 4.3 Energi Yang Dimiliki Sistem Energi kimia yang dihasilkan dari hasil reaksi antara air yang bercampur dengan garam dalam larutan dan tembaga serta aluminium sebagai katoda dan anodanya, kemudian dikonversi menjadi energi listrik. Dalam penelitian ini energi kimia menjadi energi listrik listr dapat dilihat pada gambar berikut : Gambar 4.2 Energi Kimia Menjadi Energi Listrik Besarnnya energi yang dihasilkan oleh sel eleketrokimia tergantung dari banyaknya sel yang ada pada sel elektrokimia tersebut. Pada peneitian yang dilakukan dalam 2000 ml air yang dicampurkan dengan 175 g garam atau 74 % kadar garam , untuk ukuran tembaga sebagai katoda yaitu 3 cm x 6 cm dan penampang aluminium sebagai anoda yaitu 3 cm x 6 cm dengan menggunakan 20 pasang sel elektrokimia dapat menghidupkan 3 buah lampu lampu LED dengan kapasitas 12 volt dengan daya 1,5 Watt. W Hal tersebut dikarenakan makin banyak sel yang ada pada sel se elektrokimia makin banyak pula potensial listrik dari penampang tembaga dan aluminium yang dihasilkan pada sel sehingga memperbesar daya listrik, sesuai dengan rumus dari daya listrik yaitu, daya sama dengan hasil perkalian antara potensial listrik dengan arus listrik. Maka, makin besar potensial lastriknya makin besar pula daya yang dihasilkan. Begitupun sebaliknya . Antara potensial dan arus rus listrik sama-sama sama dapat memperbesar nilai daya listrik listri apabila nilainya besar dan besarnya nilai potensial dan arus listrik salah satunya tergantung dari besarnya nilai luas penampang katoda dan an anoda pada sel elektrokimia, elektrokimia 39 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian yang dilakukan dalam wadah 2000 ml air yang di campurkan dengan variasi garam mulai dari 25 g,50 g, 75 g, 100 g, 125 g, 150 g,175 g, 200 g dan 225 g.Dapat dilihat bahwa daya terendah yang dihasilkan sel elektrokimia yaitu pada massa garam 25 g atau dengan kadar garam 7 % dimana daya yang dihasilkan adalah 0.011 Watt dan terus meningkat seiring pertambahan kadar garam namun pada kadar garam 74 % atau pada massa garam 175 g daya listrik yang dihasilkan adalah 0.058 Watt dan merupakan nilai tertinggi. Besarnnya energi yang dihasilkan oleh sel eleketrokimia tergantung dari banyaknya sel yang ada pada sel elektrokimia tersebut. Pada peneitian yang dilakukan dalam 2000 ml air yang dicampurkan dengan 175 g garam atau 74 % kadar garam , untuk ukuran tembaga sebagai katoda yaitu 3 cm x 6 cm dan penampang aluminium sebagai anoda yaitu 3 cm x 6 cm dengan menggunakan 20 pasang sel elektrokimia dapat menghidupkan 3 buah lampu LED dengan kapasitas 12 volt dengan daya 1,5 Watt. Hal tersebut dikarenakan makin banyak sel yang ada pada sel elektrokimia makin banyak pula potensial listrik dari penampang tembaga dan aluminium yang dihasilkan pada sel sehingga memperbesar daya listrik. 5.2. Saran Saran peneliti dalam penelitian ini adalah: 1. Dalam pembuatan sel elektrokimia dengan menggunakan elektrolit air garam agar sebaiknya memperbanyak jumlah sel elektroda dan memperbesar luas penampang elektroda, hal ini dimaksudkan untuk memperbesar potensial listrik dan arus listrik yang dihasilkan. 40 2. Untuk lebih mengoptimalisasi sumber energi air garam maka peneliti menyarankan kepada mahasiswa yang akan meneliti tentang listrik air garam agar mencoba penelitian tentang pemanfaatan listrik air garam kepada masyarakat. 41 DAFTAR PUSTAKA Damanik,W.S., 2015, Pengaruh Jarak Katoda dan Anoda Terhadap Tekanan Gas Hidrogen dan Klorin Yang Dihasilkan Pada Proses Elektrolisis Air Garam, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah, Sumatera Utara. David. R.L., (2005), Standard Thermodynamic Properties of Chemical Substances in CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press. Boca Raton. Dewan Energi Nasional, 2014, Outlook Energi Indonesia, 2014, Jakarta. Ediati,R., Prasetyoko,D., Atmaja,L., Murwani,I.K., dan Juwono,H., 2008, Kimia Untuk Sekolah Menengah Kejuruan, Jilid 1, Direktorat Jenderal Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah;Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. Effendi, H., 2003, Telaah Kualitas Air Bagi Pengelolaan Sumber Daya Dan Lingkungan Perairan, Kanisius, Yogyakarta. Faraday. M., 1834, On Electrical Decomposition, Philosophical transaction of the royal society. Fariya,S dan Rejeki, S., 2015, SEACELL (Sea Water Electrochemical cell) Pemanfaatan Elektrolit Air Laut Menjadi Cadangan Sumber Energi Listrik Terbarukan Sebagai Penerangan Pada Sampan, Program Pascasarjana Fakultas Teknologi Kelautan ITS, Surabaya. Gaikward, K,S., 2004, Development Of Asolid Electrolyte For Hydrogen Production, Engineering University of South Florida. Hamann, C.H., Hamnett, A.,Vielstich., (1998),Electrochemistry,Wiley VCH, USA. Hasanudin, 2015, Oksigen: siklus oksigen sifat oksigen manfaat oksigen, Jakata. Helmenstine ,A.M., 2001, Chemistry Glossary Definition Of Electrolyte, New York. 42 Isyana ,S.Y.L., 2010, Perilaku sel elektrolisis air dengan elektroda stainless steel, Yogyakarta. Isyana,S.Y.L., 2012, Studies on the hydrogen evolution reaction on fe-co ni/ stainless steel electrode. Journal of applied chemistry ,nomor 1 volume 3, Hlm. 6 – 10, Yogyakarta. Kear, G., Barker, B,D.,Walsh,F.C., 2004, Electrochemical corrosion of unalloyed copper in chloride media-critical review, Corrosion Science,46. 109-135. Prianto, B., 2008, Penentuan Potensial Sel Teoritis Proses Elektrolisis Natrium Klorida Menjadi Natrium Perklorat, Jurnal Teknologi Dirgantara Lapan, Vol 6 hal 18-24. Putra,A.M., 2010, Analsis Produktifitas Gas Hidrogen Dan Gas Oksigen Pada Larutan KOH, Jurnal Neutrino, Vol 2 no 2. Malang. Putranto, B.2009, Kegunaan Natrium Bikarbonat, Artikel Kimia Dahsyat. Sawyer, D.T., Sobokowiak, A., Roberts, J.L., 1995, Electrochemistry for Chemists Second Edition, John Wiley and Sons, USA. Udi, A.M dan Kurniawan,F. (2013), Simulasi Prototipe on Field Battery Melalui Pemanfaatan Perbedaan Salinitas Dengan Beberapa Pasangan Elektroda, FMIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). Surabaya Utami. B., Nugroho,A.Cs., Mahardiani,L., Yamtinah,B., 2007, Kimia Untuk SMA dan MA Kelas XII Program Ilmu Alam, 2009, Pusat Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. Warlina, L., 1985. Pengaruh Waktu Inkubasi Bodi Pada Berbagai Limbah, FMIPA Universitas Indonesia, Jakarta. 43 Lampiran 1. Tabel Pengamatan No 1 2 3 4 5 6 Massa Garam Tegangan Arus Kadar garam (g) (volt) (Ampere) (%) 1.13 9.82 1.14 9.70 1.11 10.1 1.15 9.85 1.11 9.9 1.2 13.28 1.18 13.07 1.17 13.07 1.17 13.04 1.16 13.2 1.37 14.02 1.3 14.03 1.35 13.93 1.36 13.76 1.32 13.89 1.45 17.9 1.5 18.03 1.49 17.40 1.5 17.52 1.51 17.89 1.62 24.8 1.65 25.05 1.71 25.15 1.63 24.89 1.75 25.7 1,72 27.1 1.78 26.9 25 50 75 100 125 150 7 18 28 40 54 64 44 7 8 9 10 175 200 225 Air Laut 1.8 26.6 1.76 26.4 1.73 26.3 1.92 29.6 1.93 29.3 2 29 2.01 28.9 1.98 29.3 1.1 33.01 0.9 33.08 1.2 32.7 1.2 34.02 1.1 31.9 0.86 35.04 0.9 34.9 1.1 36 0.89 35.2 0.91 35 1.3 13.5 1.35 13.56 1.33 13.53 1.3 13.3 1.32 13.54 74 83 97 27 45 Lampiran 2. Gambar Alat Uji Lampiran 3. Proses Pengambilan Data 46 Lampian 4. Pengujian Kadar Garam Lampiran 5. Sel Elektrokimia Sederhana 47 Lampiran 6. Hasil Pemakaian Elektroda 48
