Judul - Binus Repository

Matakuliah
Tahun
Versi
: <<KD0572>>/<<KIMIA DASARl>>
: <<2005>>
: <<versi/revisi>>
Pertemuan <<7>>
<<REDOKS>>
1
Learning Outcomes
Pada akhir pertemuan ini, diharapkan mahasiswa
akan mampu :
• << TIK-99 >>
• << TIK-99>>
2
Outline Materi
•
•
•
•
•
Definis Redoks
Bilangan Oksidasi
Penyetaraan Redoks
Sel Elektolisa
Sel Volta
3
<<REDOKS>>
• Definisi redoks
– Reaksi Reduksi : reaksi penangkapan e /
penurunan BO unsur/ pelepasan O
– Reaksi Oksidasi : reaksi pelepasan e/
kenaikan BO unsur/ pengikatan O
4
BILANGAN OKSIDASI
Ketentuan :
BO unsur IA = +1, kecuali H = +1/-1
BO Oksigen = -2 , kecuali peroksida
Jumlah BO senyawa = nol
Jumlah BO ion = muatannya
BO unsur bebas / di atom = nol
5
6
7
(Pletcher, bab 11, hal 543)
Batere = alat yang dapat menyimpan energi kimia dan (bila
diperlukan) mengubahnya menjadi energi listrik untuk
menghidupkan sirkit luar
Energi listrik dihasilkan dari suatu perubahan kimia spontan (suatu
reaksi redoks dengan G < 0) di dalam batere
Reagen redoks hanya bereaksi di anoda dan katoda  aliran eantara kedua kutub sel, melalui sirkit luar
8
Komponen utama batere
Unjuk kerja batere = f (
• Geometri sel
• Rancangan
komponen sel
• Komposisi
• Reaksi elektrodik
• Kinetika reaksi elektrodik)
9
KARAKTERISTIK BATERE
1.
Tegangan
= f ( Gsel, reaksi elektrodik, kinetika reaksi, tahanan sel)
Vsel = Ek – Ea - a- |k| - IRsel
Rancangan sel  Vsel >> 0  Gsel << 0
Reaksi katodik = massa aktif (+) tereduksi dengan mudah
Reaksi anodik = massa aktif (-) teroksidasi sempurna
Laju reaksi katodik & anodik besar untuk || <<
Jarak antar elektroda <<
Konduktivitas elektrolit >>
IRsel <<
Tahanan separator <<
10
2.
Arus
= ukuran laju pelepasan muatan batere
Reaksi perpindahan e-, cepat &
Rancangan elektroda  pasokan spesi elektroaktif ke tempat
reaksi, cepat  arus yang dihasilkan >>, penurunan V<<
3.
Kapasitas
muatan yang dapat diperoleh dari sebuah batere (=)
Ampere.jam
= f (ukuran batere), ditentukan oleh elektroda dgn kapasitas
terendah
kapasitas : C  wnF  It '
M
diukur dari kurva V vs t pada pelepasan dengan arus tetap
t’ = waktu pelepasan dgn arus tetap I hingga V mencapai
Vsel,min
11
4.
Densitas Simpanan Listrik
ukuran muatan yang tersimpan per satuan berat batere
= kapasitas per satuan berat
= f (rancangan batere & reaksi elektrodik)
contoh : anoda Li  1 F  7 gram Li
5.
Densitas Energi
energi yang dapat diperoleh dari 1 satuan berat batere
densitas energi = It 'Vsel
w
= f (tegangan sel, densitas simpanan listrik)
6.
Densitas Daya
= I.Vsel/satuan berat batere
berkurang selama pelepasan batere
12
7.
Laju Pelepasan Muatan
= arus = ukuran laju penarikan muatan dari sel
laju n-jam = C/n
8.
Umur Siklik
batere primer  hanya 1x pelepasan muatan
batere sekunder  siklus pemuatan/pelepasan berkali-kali
= jumlah siklus pemuatan/pelepasan hingga batere rusak
kerusakan : 1. Korosi pengumpul arus/kontak
2. Material aktif terlepas dari elektroda
3. Hubung singkat akibat dendrit di permukaan elektroda
4. Perubahan morfologi
13
9.
Efisiensi Energi
energi yang dilepas selama pelepasan
 100
% efisiensi =
energi yang dim uat selama pemua tan
= f (efisiensi arus, overpotentials, tahanan batere)
10.
Perilaku pada overcharge
Overcharge  reaksi elektrodik lain  bahaya ledakan/kebakaran
 Kerusakan material aktif
11.
Umur Simpan
batere tidak boleh self-discharge selama dalam penyimpanan
self-discharge  reaksi bahan aktif di anoda/katoda dgn elektrolit/solvent
14
12.
Toleransi terhadap Kondisi Operasi
batere harus dapat memberikan tegangan secara sinambung/
intermittent/ pada laju tak tentu
temperatur operasi : - 30 sampai +50oC
toleran terhadap kesalahan operasi (: hubung singkat, getaran,
kejutan)
13.
Keandalan
= kemampuan memenuhi spesifikasi berulang kali tanpa
kesalahan dinyatakan sebagai laju kegagalan dalam jangka
waktu tertentu
14.
Faktor Ekonomi
1. Biaya pembuatan
2. Biaya operasi selama umur pakai batere
15
SPESIFIKASI BATERE
Tergantung tujuan penggunaan  tabel 11.2, 11.3, 11.4
EVALUASI KINERJA BATERE
= pengukuran kapasitas, densitas energi, densitas daya, umur siklik dan
efisiensi energi, pada :
–
pelepasan dengan tahanan tetap
–
pelepasan (dan pemuatan) pada arus konstan
–
pelepasan (dan pemuatan) pada tegangan konstan
–
pelepasan pada daya konstan
Faktor-faktor lain : kondisi lingkungan, shock mekanik, percepatan,
radiasi, overcharge, hubung singkat, elektrolit tumpah,
recycle atau pembuangan komponen sel bekas pakai
16
17
<< KESIMPULAN>>
• SELAMAT BELAJAR
18