BAB I PENDAHULUAN

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Ketersediaan energi yang berkelanjutan merupakan salah satu isu yang cukup
penting di setiap negara, tidak terkecuali Indonesia. Hal ini tidak terlepas hampir semua
sektor pengembangan ekonomi bergantung kepada ketersediaan energi yang mencukupi
(Sekretariat Panitia Teknis Sumber Energi, 2006).
Meningkatnya permintaan energi listrik di Indonesia saat ini tidak seimbang dengan
ketersediaan suplai energi listrik, krisis energi listrik sudah merupakan sesuatu yang
tidak dapat dihindari. Fenomena padamnya listrik di pulau Jawa merupakan pertanda
bahwa pasokan energi listrik dalam sistem interkoneksi maupun konvensional tidak
mampu memenuhi kebutuhan listrik untuk masyarakat dan industri yang terus
meningkat, kondisi ini semakin diperburuk dengan harga bahan bakar minyak yang naik
mengakibatkan mayoritas pembangkit listrik di luar pulau Jawa mengalami
pembengkakan biaya operasional. Sudah waktunya mencari alternatif sistem pemasokan
energi listrik yang lebih sesuai. Pemanfaatan potensi energi primer maupun energi
1
http://digilib.mercubuana.ac.id/
2
alternatif tergantung pada kondisi wilayah dimana energi tersebut berada. Penentuan
jenis pembangkit listrik harus memenuhi kriteria pengembangan dan pengelolaan energi
listrik yakni keandalan, keamanan serta ekonomis (Agung, 2013).
Jika dilihat daerah yang memiliki cadangan energi listrik terbesar Jawa-Bali dengan
pasokan listrik 23.900 MW dan cadangan listrik sebanyak 31 %. Meskipun memiliki
cadangan listrik paling besar di Indonesia daerah ini tidak jarang masih harus
mengalami pemadaman bergilir. Jika pemerintah tidak segera mengatasi masalah krisis
energi listrik, Indonesia dapat mengalami krisis energi listrik lebih cepat dari tahun
2018 yaitu pada tahun 2016. Masih ada 20 % atau sekitar 40 juta rakyat Indonesia yang
belum menikmati fasilitas listrik hingga saat ini (Yayasan Lembaga Konsumen
Indonesia, 2016).
Salah satu upaya sumber energi alternatif adalah mengembangkan baterai
alumunium udara. Baterai merupakan sel elektrokimia yang menghasilkan tegangan
konstan dari hasil reaksi elektrokimia. Baterai merupakan suatu peralatan elektronik
yang mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik. Baterai mempunyai dua
elektroda dimana reaksi kimia akan berlangsung dengan menghasilkan suatu elektron.
Kedua elektroda anoda dan katoda dihubungkan dengan suatu larutan yang biasanya
disebut elektrolit dan melaluinya ion dapat bergerak untuk melengkapkan sebuah
rangkaian sirkuit elektronik. Elektron yang dihasilkan dari anoda akan mengalir melalui
sirkuit eksternal menuju katoda. Pergerakkan dari elektron ini akan menghasilkan arus
listrik yang dapat digunakan sebagai sumber energi bagi suatu peralatan elektronik
(Sagir dkk, 2011).
Elektroda yang teroksidasi disebut anoda dan elektroda yang tereduksi disebut
katoda. Elektroda dapat beroperasi jika dapat menghantarkan elektron dalam sistem
http://digilib.mercubuana.ac.id/
3
baterai, sehingga harus memiliki daya hantar tinggi, tetapi untuk bisa beroperasi
diperlukan separator. Alasan utama baterai menjadi energi alternatif karena bentuknya
sederhana, ringan, tahan lama dan dapat diisi ulang energinya (Minami, 2005).
Baterai alumunium udara menggunakan logam alumunium sebagai anoda untuk
menghasilkan suatu elektron dalam reaksinya. Pada anoda akan terjadi reaksi antara
oksigen dengan elektron. Baterai aluminium udara sederhana dapat menghasilkan energi
sebesar 1 V dan 100 mA (Modesto dkk, 2007). Baterai aluminium udara digambarkan
sebagai baterai yang mempunyai potensial yang cukup baik. Baterai ini dapat
diaplikasikan dalam berbagai bidang aplikasi termasuk dalam bidang militer. Hal ini
karena baterai aluminium udara mempunyai keunggulan yang cukup baik seperti ringan,
elektrolitnya dapat diisi kembali jika kering (Rao dkk, 1992).
Katoda pada baterai logam udara termasuk baterai alumunium udara terdiri dari tiga
komponen utama, yaitu karbon berpori, katalis serta polimer pengikat (Jang dkk 2011).
Karbon berpori terdapat pada karbon aktif yang berdasarkan pada pola strukturnya
adalah suatu bahan yang berupa karbon amorf yang sebagian besar terdiri dari karbon
bebas serta memiliki permukaan dalam, sehingga memiliki daya serap yang tinggi
(Girun Alfathoni, 2002). Karbon aktif mempunyai daya serap yang baik terhadap
larutan maupun gas. Karbon aktif merupakan salah satu adsorben yang paling sering
digunakan pada proses adsorbsi. Hal ini disebabkan karena karbon aktif mempunyai
daya adsorbsi dan luas permukaan yang lebih baik dibandingkan adsorben lainnya
(Walas, 1990). Sifat karbon aktif tersebut dapat digunakan sebagai elektroda katoda
udara yang berfungsi sebagai media penyerap gas oksigen di udara untuk menjalankan
proses elektrokimia yang terjadi pada sel baterai alumunium udara (Yugang, 2013).
http://digilib.mercubuana.ac.id/
4
1.2 Rumusan Masalah
Untuk lebih memfokuskan permasalahan dalam penelitian desain dan pembuatan
baterai alumunium udara menggunakan variasi karbon aktif maka penulis merumuskan:
1) Mempelajari jenis-jenis baterai dan bagian-bagiannya.
2) Mempelajari jenis-jenis dan sifat karbon aktif.
3) Membuat elektroda katoda udara baterai alumunium udara berbasiskan
karbon aktif tempurung kelapa.
4) Pengukuran potensial (V) dan arus listrik (mA) yang dihasilkan baterai
alumunium udara menggunakan variasi dan komposisi karbon aktif
tempurung kelapa menggunakan ampere volt ohm meter.
5) Pengujian electrochemical impedance spectroscopy baterai alumunium
udara mengunakan variasi karbon aktif untuk mengetahui nilai impedansi
(ZΩ), hambatan (RsΩ) dan reaktansi (XΩ).
6) Analisa variasi karbon aktif menggunakan scanning electrone microscope
untuk mengetahui persentase (%) unsur-unsur yang terkandung di dalam
karbon aktif sebagai elektroda katoda udara.
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian desain dan pembuatan baterai alumunium udara
menggunakan variasi karbon aktif mencari variasi dan komposisi karbon aktif optimal,
nilai potensial (V) optimal, nilai arus listrik (mA) optimal, mencari nilai GGL sel
(Gerak Gaya Listrik), nilai impedansi (ZΩ), hambatan (RsΩ), reaktansi (XΩ) dan
informasi variasi karbon aktif tempurung kelapa untuk mengetahui persentase (%)
unsur-unsur yang terkandung.
http://digilib.mercubuana.ac.id/
5
1.4 Batasan Masalah
Untuk
menghindari
meluasnya
masalah
dan
mempermudah
memahami
permasalahan yang akan dibahas maka perlu batasan masalah, yaitu:
1. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan elektroda katoda udara baterai
alumunium udara adalah karbon aktif dari tempurung kelapa buatan lokal,
karbon aktif tempurung kelapa impor buatan Filipina dan karbon aktif
tempurung kelapa penjernih air aquarium sebagai media penyerap gas oksigen
secara adsorbsi di permukaan partikel karbon aktif untuk menjalankan proses
elektrokimia pada sel baterai alumunium udara.
2. Penelitian hanya dilakukan untuk mempelajari pengaruh variasi dan komposisi
karbon aktif tempurung kelapa buatan lokal, karbon aktif tempurung kelapa
impor buatan Filipina dan karbon aktif tempurung kelapa penjernih air
aquarium terhadap potensial (V) dan arus listrik (mA) yang dihasilkan.
3. Ukuran partikel karbon aktif, kandungan mineral dan ukuran pori-pori karbon
aktif tidak menjadi perhatian dalam penelitian ini.
4. Pengukuran potensial (V) dan arus listrik (mA) yang dihasilkan pada kondisi
suhu ruang pada tekanan 1 atmosfer.
1.5 Manfaat Penelitian
Manfaat penelitian desain dan pembuatan baterai alumunium udara menggunakan
variasi karbon aktif terbagi menjadi dua, yaitu manfaat secara praktis dan akademis.
Manfaat secara praktis diharapkan hasil penelitian ini dapat menjadi acuan dasar dalam
pemilihan variasi dan komposisi yang sesuai digunakan dalam pembuatan elektroda
katoda udara baterai alumunium udara menggunakan variasi karbon aktif tempurung
http://digilib.mercubuana.ac.id/
6
kelapa pada baterai alumunium udara sesuai dengan volume baterai jenis koin. Manfaat
secara akademis diharapkan dapat menjadi data awal dalam penelitian desain dan
pembuatan baterai alumunium udara untuk penyempurnaan penelitian selanjutnya.
http://digilib.mercubuana.ac.id/