produksi gas hidrogen melalui proses elektrolisis air

PRODUKSI GAS HIDROGEN MELALUI PROSES ELEKTROLISIS AIR SEBAGAI
SUMBER ENERGI
HYDROGEN PRODUCTION BY ELECTROLYSIS PROCESS AS AN ENERGY
SOURCE
Ni Made Ayu Yasmitha Andewi1 dan Wahyono Hadi2
Jurusan Teknik Lingkungan-FTSP-ITS
email1: [email protected] dan email2: [email protected]
Abstrak
Pada penelitian ini dilakukan proses elektrolisis dengan variasi tegangan dan variasi kadar
salinitas. Elektrolit yang digunakan adalah NaCl (natrium chlorida) dengan variasi tegangan
(2,1V;6V;12V) dan variasi kadar salinitas (0,5‰;15‰;35‰). Elektroda yang digunakan adalah
platina sebagai anoda dan stainless steel sebagai katoda akan dialiri arus bermuatan positif pada
anoda dan bermuatan negatif pada katoda. Penelitian dilakukan selama 180 menit. Hasil penelitian
terlihat bahwa salinitas dan tegangan mempengaruhi produksi gas hidrogen. Semakin besar salinitas
yang digunakan maka produksi gas hidrogen semakin banyak. Begitu juga dengan tegangan, semakin
besar tegangan yang diberikan semakin banyak produksi gas hidrogen. Produksi optimum sebesar
98mL didapatkan pada salinitas 35‰ dan tegangan 12 volt.
Kata kunci: Elektrolisis, Gas Hidrogen, NaCl
Abstract
This research uses the process of electrolysis with variations in voltage and salinity levels. The
electrolyte used is NaCl (sodium chloride) with voltage variation (2.1 V; 6V; 12V) and salinity level
variation (0.5 ‰, 15 ‰; 35 ‰). The electrodes used are Platinum as anode and stainless steel as the
cathode which are then energized on the positively charged anode and the negatively charged cathode.
The study is conducted for 180 minutes. The result shows that the salinity and the voltage affects the
production of hydrogen gas. The greater the salinity and the voltage applied, the more hydrogen gas it
was produced. The optimum production of 98 mL is obtained at salinity 35 % and voltage 12 volts.
Keywords: Electrolysis, Hydrogen Gas, NaCl
1
1. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan kebutuhan energi di Indonesia merupakan masalah yang serius dalam kehidupan
manusia. Energi merupakan komponen penting bagi kelangsungan hidup manusia karena hampir semua
aktivitas kehidupan manusia sangat tergantung terhadap ketersediaan energi. Kebutuhan energi
nasional masih dipenuhi minyak bumi sekitar 53%. Cadangan minyak bumi di Indonesia diprediksi
tersisa sekitar 3,9 miliar barel. Cadangan tersebut diperkirakan akan habis dalam 11 tahun ke depan.
Penyebab masalah tersebut dikarenakan minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat
diperbaharui, sehingga untuk mendapatkan kembali memerlukan waktu ratusan juta tahun lamanya.
Terbentuknya minyak bumi sangat lambat, oleh karena itu diperlukan penelitian untuk menghasilkan
sumber energi alternatif. Hasil penelitian tersebut diharapkan mampu mengatasi beberapa
permasalahan yang berkaitan dengan penggunaan minyak bumi. Salah satu bentuk energi alternatif
untuk mengatasi permasalahan yang terjadi adalah gas hidrogen.
Gas hidrogen tidak dapat ditambang melainkan harus diproduksi. Alternatif tersebut dapat
dilakukan dengan melakukan proses elektrolisis menggunakan air khususnya air laut. Air merupakan
sumber daya alam yang sangat penting bagi kehidupan. Air memiliki jumlah yang sangat melimpah
khususnya air asin di laut sekitar 1.337 juta km3 (Kodoatie, 2010). Apabila air dikelola dengan baik
maka air merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui tetapi belum ada kesadaran dalam
mengelola sumber daya air. Produksi gas hidrogen dari NaCl merupakan cara yang dapat dilakukan
untuk mendapatkan gas hidrogen. Gas hidrogen yang tinggi memberikan tingkat emisi yang mendekati
zero emission (Alimah et.al., 2008)
1.2 Perumusan Masalah
Dari latar belakang, dapat dirumuskan beberapa permasalahan antara lain:
1. Bagaimana produksi gas hidrogen terhadap proses elektrolisis menggunakan jenis elektroda
(stainless steel) pada katoda?
2. Bagaimana pengaruh variasi tegangan proses elektrolisis terhadap gas yang dihasilkan?
3. Bagaimana pengaruh variasi kadar salinitas proses elektrolisis terhadap gas yang dihasilkan?
2
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan penilitian dalam tugas akhir ini antara lain:
1. Menganalisis volume (mL) gas hidrogen menggunakan elektroda (stainless steel) pada katoda.
2. Menganalisis variasi tegangan yang mempunyai volume (mL) gas optimum pada proses
elektrolisis untuk produksi gas hidrogen.
3. Menganalisis variasi salinitas yang mempunyai volume (mL) gas optimum pada proses
elektrolisis untuk produksi gas hidrogen.
1.4 Dasar Teori
Elektrolit adalah suatu zat terlarut atau terurai ke dalam bentuk ion-ion dan selanjutnya larutan
menjadi konduktor elektrik. Umumnya, air adalah pelarut (solven) yang baik untuk senyawa ion dan
mempunyai sifat menghantarkan arus listrik. Contohnya apabila elektroda dicelupkan ke dalam air
murni, bola lampu tidak akan menyala karena air tersebut merupakan konduktor listrik yang sangat
jelek. Apabila suatu senyawa ion yang larut seperti NaCl ditambahkan pada air, maka solutnya akan
larut sehingga bola lampu mulai menyala dengan terang. Senyawa seperti NaCl yang membuat larutan
menjadi konduktor listrik (Brady, 1999).
Proses oksidasi dan reduksi sebagai reaksi pelepasan dan penangkapan oleh suatu zat. Oksidasi
adalah proses pelepasan elektron dari suatu zat sedangkan reduksi adalah proses penangkapan elektron
oleh suatu zat. Bentuk teroksidasi sering ditandai dengan “ox” dan bentuk tereduksi ditandai dengan
“red”. Kesetimbangan reaksinya ditulis sebagai berikut:
ox + ne = red
(proses reduksi) ;
red = ox + ne
(proses oksidasi)
Disini ‘ne’ adalah jumlah elektron yang dilepaskan atau diterima (Rivai, 1995).
Sel elektrolisis adalah sel elektrokimia yang bereaksi secara tidak spontan (Eo sel (-) atau
∆G>0), karena energi listrik disuplai dari sumber luar dan dialirkan melalui sebuah sel. Elektrolisis
diartikan juga sebagai peristiwa penguraian zat elektrolit oleh arus listrik searah, melainkan juga
mengalami perubahan-perubahan kimia. Perubahan kimia yang terjadi selama elektrolisis dapat dilihat
sekitar elektroda. Elektroda adalah suatu sistem dua fase yang terdiri dari sebuah penghantar elektrolit
(misalnya logam) dan sebuah penghantar ionik (larutan) (Rivai,1995). Elektroda positif (+) disebut
anoda sedangkan elektroda negatif (-) adalah katoda (Svehla,1985). Reaksi kimia yang terjadi pada
3
elektroda selama terjadinya konduksi listrik disebut elektrolisis dan alat yang digunakan untuk reaksi
ini disebut sel elektrolisis. Sel elektrolisis memerlukan energi untuk memompa elektron. (Brady, 1999).
Proses elektrolisis terhadap NaCl serta reaksi yang terjadi pada katoda dan anoda dapat dilihat pada
Gambar 2.1
Gambar 1.1 Sel Elektrolisis
Reaksi yang terjadi terhadap elektrolisis NaCl sebagai berikut:
4H+(aq) + O2(g) + 4e-
Pada anoda (+): 2H2O(l)
Cl2(g) + 2e- + 2Na+(aq)
2NaCl
Cl2(g) + H2O(l)
HCl + HOCl
Pada katoda (-) : 2H2O(l) + 2e-
2OH-(aq) + H2(g)
2NaCl+2OH-(aq)
2 NaOH + Cl-(l)
Sumber: Huang et al., 2008
Potensial reduksi standar menyatakan bahwa ion mana yang akan mengoksidasi atau mereduksi
ion lain. Bentuk teroksidasi dan tereduksi suatu zat dikenal sebagai pasangan redoks (Hadyana,1994).
Potensial reduksi standar untuk lebih jelas dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1 Potensial Reduksi Standar
Eo (V)
Setengah Reaksi
F2(g) + 2eS2O4
2-
F-(aq)
-
(aq)+2e
+2,87
2SO4
-
PbO2(s)+HSO4 (aq)+3H
2-
+
-
(aq)+2e
2HOCl(aq)+2H+(aq) +2e-
MnO4 (aq) + 8H
+
(aq)
Au3+(aq) + 3eCl2(g) + 2e-
PbSO4(s)+2H2O(l)
Cl2(g) + 2H2O(l)
-
+ 8e
BrO3-(aq) + 6H+(aq)+ 6e-
+2,01
(aq)
2+
Mn
(aq)
+1,69
+1,63
+ 4H2O(l)
+1,51
Br(aq) +3H2O(l)
+1,46
Au(s)
+1,42
2Cl-(aq)
+1,36
4
Lanjutan Tabel 2.1 Potensial Reduksi Standar
O2(g) + 4H+(aq)+4e-
Br2(aq) + 2e
NO3 (aq) + 4H
+
+ 3e
+0,80
+e
Fe
+0,77
(aq)
2I-(aq)
+0,54
NiO2(s) + 2H2O +2eCu
SO4
-
(aq) + 2e
2(aq)
+0,96
2+
I2(s) + 2e2+
NO(g) +2H2O(l)
Ag(s)
-
(aq)
+1,07
-
(aq)
Ag+(aq) + eFe
+1,23
2Br (aq)
-
3+
2H2O(l)
-
Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq)
+0,49
Cu(s)
+ 4H
+
-
+0,34
-
(aq)
+ 2e
SO2(g) + 2H2O(l)
+0,17
AgBr(s) + e
Ag(s) + Br(aq)
+0,07
2H+(aq) + 2e-
H2(g)
0
Sn2+(aq) + 2e-
Sn(s)
-0,14
Ni2+(aq) + 2e-
Ni(s)
-0,25
2+
Cn
-
+ 2e
(aq)
PbSO4(s) + H
Cn(s)
+
-
(aq)
Cd2+(aq) + 2e-
+2e
-0,28
Pb(s) + HSO4(aq)
-0,36
Cd(s)
-0,40
Fe2+(aq) + 2e-
Fe(s)
-0,44
Cr3+(aq)+ 3e-
Cr(s)
-0,74
Zn2+(aq) + 2e-
Zn(s)
-0,76
2H2O(l) + 2e-
H2(g) + 2OH-(aq)
-0,83
Al(s)
-1,66
3+
Al
-
(aq)
+ 3e
2+
Mg
-
(aq)
+2e
Na+(aq) + e-
Mg(s)
Ca2+(aq) + 2eK+(aq) + e+
Li
-
(aq)
+e
-2,37
Na(s)
-2,71
Ca(s)
-2,76
K(s)
-2,92
Li(s)
-3,05
Sumber : Murry,2001
Electromotive Force (emf) atau gaya gerak listrik (GGL) atau disebut driving force biasanya
dinyatakan dalam volt (V). Emf sel dapat diukur hanya dengan mengetahui voltmeter pada dua
elektroda. Emf sel hanya terjadi pada perbedaan antara dua elektroda potensial (Yoder et.al., 1975).
Adapun ketentuan-ketentuan dalam menghitung e.m.f (electromotive force) dalam sel elektrokimia
antara lain:
a. Reaksi yang terjadi pada elektroda anoda terjadi reaksi
oksidasi sedangkan reaksi reduksi terjadi
pada elektroda reduksi.
b. E.m.f standar sel dinyatakan sebagai potensial standar elektroda yang dihitung menggunakan rumus
sebagai berikut:
Emf = Ekatoda - Eanoda
5
c. Apabila Emf dihitung dengan menggunakan persamaan (b) didapatkan nilai positif yang berarti
spontan maka reaksi yang terjadi pada sel galvanik sebaliknya nilai negatif yang berarti tidak spontan
maka reaksi yang terjadi pada sel elektrolisis.
(Dogra, 1990)
2. METODOLOGI
Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap kemampuan elektroda platina sebagai anoda dan
stainless steel sebagai katoda dalam produksi gas hidrogen melalui elektrolisis. Penelitian ini dilakukan
terhadap variasi tegangan dan kadar salinitas yang digunakan secara batch, dimaksudkan bahwa
perlakuan terhadap sampel tanpa dilakukan penambahan maupun proses pergantian sampel secara terus
menerus. Penelitian ini digunakan variasi tegangan (2,1V; 6V; 12V) dan variasi kadar salinitas (0,5‰,
15‰, 35‰). Elektroda yang digunakan adalah platina sebagai anoda dan stainless steel sebagai katoda.
2.1 Komponen Elektrolisis
Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas hidrogen
adalah reaktor elektrolisis, elektroda (katoda dan anoda), dan larutan elektrolit.
a. Reaktor elektrolisis
Rancangan reaktor penelitian ini mengacu kepada penelitian sebelumnya yang dirancang sesuai
dengan pelaksanaan produksi gas. Reaktor merupakan tempat larutan elektrolit, sekaligus tempat
berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan gas hidrogen (H2). Reaktor berbentuk seperti
trisula dimaksudkan agar gas yang terbentuk pada tiap-tiap elektroda tidak tercampur serta dapat diukur
volumenya. Reaktor ini terbuat dari gelas dan bagian katup terbuat dari bahan teflon. Pada bagian atas,
terdapat katup bertujuan untuk menahan gas yang terbentuk agar tidak keluar melebihi dari batas
reaktor dan sebagai tempat mengeluarkan gas saat pengamatan telah selesai. Bagian bawah reaktor
digunakan karet bertujuan sebagai tutup reaktor sekaligus menahan masing-masing elektroda (anoda
dan katoda). Sekeliling karet diperlukan isolasi pipa bertujuan untuk menghindari terjadinya
kebocoran. Pengukuran gas dilakukan dengan melihat angka volume pada reaktor setiap 10 menit
selama 180 menit.
b. Elektroda
Elektroda berfungsi sebagai penghantar arus listrik dari adaptor menuju larutan elektrolit,
sehingga terjadi proses elektrolisis. Elektroda ini akan dipasang bagian bawah reaktor, yaitu platina
6
sebagai anoda dan stainless steel sebagai katoda. Alat ini terdiri dari dua macam elektroda serta
masing-masing mempunyai ukuran antara lain anoda merupakan elektroda berukuran (diameter 0,5cm
dan tinggi 4cm) dan katoda merupakan elektroda berukuran (2,5cm x 1cm) diberi arus listrik atau
tegangan bermuatan negatif oleh adaptor. Elektroda tersebut dimasukkan ke dalam reaktor melalui
bagian bawah reaktor dibantu dengan karet sumbat serta diberikan isolasi. Pemasangan elektroda
dipasang pada kutub positif sebagai anoda dan kutub negatif sebagai katoda.
c. Larutan elektrolit
Larutan elektrolit terbuat dari kristal NaCl dilarutkan dengan aquadest. Berdasarkan hasil
perhitungan massa NaCl, maka nilai tersebut digunakan untuk menimbang garam NaCl sebagai variasi
salinitas. Kristal NaCl akan ditimbang menggunakan neraca analitik dan dilarutkan dengan aquades
pada labu ukur (1000mL) sampai batas leher labu ukur. Larutan elektrolit (NaCl) sesuai variasi
salinitas dimasukkan ke dalam reaktor melalui bagian tengah reaktor sebagai inlet hingga batas yang
ditentukan kemudian katup reaktor di tutup agar elektrolit tersebut tidak keluar.
2.2 Cara Kerja Elektrolisis
Penelitian terhadap produksi gas hidrogen menggunakan elektrolit NaCl. Proses penguraian
pada elektrolisis larutan NaCl dapat dilihat pada reaksi sebagai berikut:
2NaCl(aq) + 2H2O(l)  2Na+ + 2OH-(aq) + H2(g) + Cl2(g)
Pada proses elektrolisis, elektroda dialiri arus listrik (DC) sehingga senyawa pada elektrolit terurai
membentuk ion-ion dan terjadi proses reduksi oksidasi sehingga menghasilkan gas. Proses elektrolisis
diperlukan arus listrik yang tinggi agar proses reaksi kimia menjadi efektif dan efisien. Apabila kedua
kutub elektroda (katoda dan anoda) diberi arus listrik, elektroda tersebut akan saling berhubungan
karena adanya larutan elektrolit sebagai penghantar listrik menyebabkan elektroda timbul gelembung
gas. Proses elektrolisis dinyatakan bahwa atom oksigen membentuk sebuah ion bermuatan negatif(OH-)
dan atom hidrogen membentuk sebuah ion bermuatan positif (H+). Pada kutub positif menyebabkan
ion H+ tertarik ke kutub katoda yang bermuatan negatif sehingga ion H+ menyatu pada katoda. Atomatom hidrogen akan membentuk gas hidrogen dalam bentuk gelembung gas pada katoda yang
melayang ke atas. Hal serupa terjadi pada ion OH - yang menyatu pada anoda kemudian membentuk gas
oksigen dalam bentuk gelembung gas.
7
3. PEMBAHASAN
3.1 Produksi Gas Hidrogen Berdasarkan Variasi Tegangan dan Salinitas
Penelitian dilakukan selama 180 menit menggunakan elektroda stainless steel pada katoda.
Pengamatan yang diperoleh pada produksi gas adalah elektroda positif (anoda) terbentuk gas oksigen
(O2), hal ini terjadi dikarenakan berdasarkan Tabel 2.1 (Potensial Reduksi) menyatakan bahwa air
lebih mudah dioksidasi daripada Cl2 (E0 = -1,36V) karena Eo dari kedua reaksi menyatakan O2 (E0 = 1,23V) mendekati nilai positif sehingga lebih mudah teroksidasi (Sunarya, 2007). Pada elektroda
negatif (katoda) terbentuk gas hidrogen (H2), hal ini terjadi berdasarkan Tabel 2.4 (Potensial Reduksi)
menyatakan bahwa air lebih mudah direduksi daripada ion Na (E0 = -2,71V) karena Eo dari kedua
reaksi menyatakan H2 (E0 = -0,83V) mendekati nilai negatif sehingga lebih mudah tereduksi (Sunarya,
2007) dan terjadi pembentukan gas hidrogen (H2) pada katoda.
Langkah akhir dari penelitian dilakukan pengamatan pH dan salinitas pada masing-masing
elektroda. pH didapatkan dari masing-masing elektroda antara lain asam pada anoda dan basa pada
katoda. Ion yang menyebabkan menyebabkan sifat asam itu adalah proton (H+) sedangkan ion
hidroksida (OH-) menyebabkan sifat basa. Pada penelitian ini didapatkan bahwa pH pada anoda yang
bersifat asam disebabkan karena terjadi persaingan dengan OH- sehingga ion Cl- bereaksi dengan air
sedangkan katoda bersifat basa karena ion Na+ mengalami persaingan dengan ion H+ sehingga ion Na+
bereaksi dengan OH- yang mengalami oksidasi membentuk natrium hidroksida (NaOH). Penelitian ini
juga mengamati salinitas kondisi sebelum dan sesudah proses elektrolisis, terjadi perbedaan antara
sebelum dan sesudah. Kondisi sesudah proses elektrolisis, salinitas pada anoda lebih besar daripada
salinitas pada katoda. Hal ini terjadi dikarenakan muatan positif yang mengalir pada permukaan anoda
telah menarik ion klor selama proses elektrolisis. Hasil produksi gas dari masing-masing variasi
tegangan dan konsentrasi sebagai berikut:
3.1.1 Produksi Gas Hidrogen dengan Variasi Tegangan pada Salinitas 0,5‰
Hasil penelitian menyatakan bahwa reaksi kimia telah berlangsung dan membentuk gelembung
gas. Penelitian pada tegangan 2,1 volt terbentuk gelembung gas tetapi hanya menempel pada dinding
reaktor, peristiwa ini dikatakan bahwa reaksi dapat berlangsung ketika diperlukan potensial reaksi
dengan jumlah besar dari potensial teoritis atau disebut overpotensial. Overpotensial menyebabkan
8
tegangan kerja jauh lebih besar daripada tegangan kesetimbangan. Pada proses elektrolisis terjadi
pembentukan terjadi perubahan kuat arus selama produksi gas hidrogen, dapat dilihat pada Gambar 4.1
Gambar 1.2 Grafik Kuat Arus Tegangan 2,1 Volt
Grafik arus pada Gambar 4.1 menandakan bahwa terjadi difusi ion-ion dari larutan ke elektroda yang
lambat dan terjadi kerapatan arus sehingga arus yang diukur sangat kecil. Produksi gas hidrogen selama
proses elektrolisis pada tegangan 6 volt, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.2
Gambar 1.3 Grafik Produksi Gas Tegangan 6Volt
Gambar 1.4 Grafik Kuat Arus Tegangan 6 Volt
Berdasarkan Gambar 4.2 ditunjukkan bahwa volume gas hidrogen dari menit ke 0 sampai menit ke 180
menandakan bahwa terjadi kenaikan potensial yang mengakibatkan kenaikan terhadap arus karena
bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda sebagai akibat migrasi dan difusi dari elektrolit.
Grafik arus pada Gambar 4.3 dihasilkan kuat arus yang tidak linier karena dipengaruhi oleh difusi ionion dari larutan ke permukaan elektroda dan terjadi kekuatan tarik menarik antara ion-ion muatan
berlawanan sehingga kuat arus yang terjadi mula-mula rendah dan secara perlahan meningkat.
Penelitian tahap ketiga pada salinitas 0,5‰ yaitu menggunakan tegangan 12 volt. Produksi gas
9
hidrogen selama proses elektrolisis, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.4. Pada proses
elektrolisis terjadi perubahan kuat arus selama produksi gas hidrogen dapat dilihat pada Gambar 4.5
Gambar 1.5 Grafik Produksi Gas Tegangan 12 Volt
Gambar 1.6 Grafik Kuat Arus Tegangan 12 Volt
Pada Gambar 4.4 bentuk kurva tidak linier diperkirakan pada menit ke 0 sampai menit ke 100 terjadi
peningkatan produksi gas yang tajam karena bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda
sedangkan menit ke 110 sampai menit ke 180 terjadi penurunan karena kecepatan ionisasi dalam
elektrolit jauh lebih cepat daripada kecepatan transfer elektron ke elektroda. Pada proses elektrolisis
terjadi perubahan kuat arus selama produksi gas hidrogen, hasil yang didapatkan tidak linier karena
dipengaruhi oleh difusi ion-ion dari larutan ke permukaan elektroda dan terjadi kekuatan tarik menarik
antara ion-ion muatan berlawanan sehingga kuat arus yang terjadi mula-mula rendah dan secara
perlahan meningkat, lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.5
3.1.2 Produksi Gas Hidrogen dengan Variasi Tegangan pada Salinitas 15‰
Penelitian ini menggunakan salinitas 15‰ dengan variasi tegangan 2,1 volt; 6 volt dan 12 volt.
Penelitian dilakukan sebanyak 3 kali untuk produksi gas hidrogen (H2) dengan membentuk gelembung
gas pada anoda dan katoda. Katoda lebih cepat menghasilkan gelembung berukuran besar
dibandingkan anoda, karena katoda mengalami reduksi dan anoda mengalami oksidasi sehingga anoda
menghasilkan gelembung berukuran kecil. Pada tegangan 2,1 volt terhadap salinitas 15‰ dapat
produksi gas hidrogen, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.6
10
Gambar 1.7 Grafik Produksi Tegangan 2,1 Volt
Gambar 1.8 Grafik Kuat Arus Tegangan 2,1 Volt
Berdasarkan Gambar 4.6 ditunjukkan bahwa terjadi bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda
sebagai akibat migrasi dan difusi dari elektrolit. Terhadap grafik arus pada Gambar 4.7 menandakan
bahwa terjadi difusi ion-ion dari larutan ke elektroda yang lambat dan terjadi kerapatan arus sehingga
arus yang diukur sangat kecil. Produksi gas hidrogen selama proses elektrolisis terhadap tegangan
6volt, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.8
Gambar 1.9 Grafik Produksi Gas Tegangan 6 Volt
Gambar 1.10 Grafik Kuat Arus Tegangan 6 Volt
Berdasarkan Gambar 4.8 ditunjukkan bahwa terjadi kenaikan potensial yang mengakibatkan kenaikan
terhadap arus karena bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda sebagai akibat migrasi dan
difusi dari elektrolit. Grafik arus pada Gambar 4.9 dihasilkan kuat arus yang tidak linier dipengaruhi
oleh difusi ion-ion dari larutan ke permukaan elektroda dan terjadi kekuatan tarik menarik antara ionion muatan berlawanan sehingga kuat arus yang terjadi mula-mula rendah dan secara perlahan
11
meningkat. Produksi gas hidrogen selama proses elektrolisis terhadap tegangan 12 volt, untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.10
Gambar 1.11 Grafik Produksi Gas Tegangan 12 Volt
Gambar 1.12 Grafik Kuat Arus Tegangan 12 Volt
Pada Gambar 4.10 ditunjukkan bahwa kenaikan potensial yang mengakibatkan kenaikan terhadap arus
karena bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda sebagai akibat migrasi dan difusi dari
elektrolit. Pada proses elektrolisis terjadi perubahan kuat arus selama produksi gas hidrogen, hasil yang
didapatkan pada Gambar 4.11 tidak linier karena dipengaruhi oleh difusi ion-ion dari larutan ke
permukaan elektroda dan terjadi kekuatan tarik menarik antara ion-ion muatan berlawanan sehingga
kuat arus yang terjadi mula-mula rendah dan secara perlahan meningkat.
3.1.3 Produksi Gas Hidrogen dengan Variasi Tegangan pada Konsentrasi 35‰
Produksi gas hidrogen selama proses elektrolisis terhadap tegangan 2,1 volt lebih jelasnya dapat
dilihat pada Gambar 4.12
Gambar 1.13 Grafik Produksi Gas Tegangan 2,1 Volt
Gambar 1.14 Grafik Kuat Arus Tegangan 2,1 Volt
12
Pada Gambar 4.12 bentuk kurva tidak linier dikarenakan pada menit ke 0 sampai menit ke 50
menunjukkan bahwa terjadi penstabilan arus sehingga produksi gas hidrogen tidak terlalu banyak,
menit ke 60 sampai menit ke 110 terjadi peningkatan karena bertambahnya jumlah ion yang mencapai
elektroda. Pada menit ke 120 sampai ke 180 terjadi penurunan disebabkan oleh kecepatan ionisasi
dalam elektrolit jauh lebih cepat daripada kecepatan transfer elektron ke elektroda. Grafik arus pada
Gambar 4.13 menandakan bahwa terjadi difusi ion-ion dari larutan ke elektroda yang lambat dan terjadi
kerapatan arus sehingga arus yang diukur sangat kecil. Produksi gas hidrogen selama proses elektrolisis
terhadap 6 volt, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.14
Gambar 4.14 Grafik Produksi Gas Tegangan 6 Volt
Gambar 1.15 Grafik Kuat Arus Tegangan 6 Volt
Penelitian dengan tegangan 6 volt berdasarkan Gambar 4.14 ditunjukkan bahwa volume gas hidrogen
dari menit ke 0 sampai menit ke 180 menandakan bahwa kenaikan potensial yang mengakibatkan
kenaikan terhadap arus karena bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda sebagai akibat
migrasi dan difusi dari elektrolit. Hasil yang didapatkan pada Gambar 4.15 tidak linier
karena
dipengaruhi oleh difusi ion-ion dari larutan ke permukaan elektroda dan terjadi kekuatan tarik menarik
antara ion-ion muatan berlawanan sehingga kuat arus yang terjadi mula-mula rendah dan secara
perlahan meningkat. Produksi gas hidrogen selama proses elektrolisis terhadap 12 volt, untuk lebih
jelasnya dapat dilihat pada Gambar 4.16
13
Gambar 1.16 Grafik Produksi Gas Tegangan 12 Volt
Gambar 1.17 Grafik Kuat Arus Tegangan 12 Volt
Berdasarkan Gambar 4.16 ditunjukkan bahwa volume gas hidrogen dari menit ke 0 sampai menit ke
180 menandakan bahwa kenaikan potensial yang mengakibatkan kenaikan terhadap arus karena
bertambahnya jumlah ion yang mencapai elektroda sebagai akibat migrasi dan difusi dari elektrolit.
Hasil yang didapatkan pada Gambar 4.17 tidak linier karena dipengaruhi oleh difusi ion-ion dari
larutan ke permukaan elektroda dan terjadi kekuatan tarik menarik antara ion-ion muatan berlawanan
sehingga kuat arus yang terjadi mula-mula rendah dan secara perlahan meningkat.
Dilihat dari ketiga penelitian menunjukkan bahwa terdapat perbandingan yang diperoleh
terhadap salinitas 0,5‰, 15‰ dan 35‰ dalam produksi gas hidrogen, ditunjukkan bahwa gas hidrogen
yang paling banyak terbentuk adalah 35‰. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar salinitas maka
produksi gas hidrogen yang terbentuk semakin banyak, dikatakan demikian karena salinitas besar
menyebabkan daya hantar larutan cepat sehingga kekuatan untuk menarik ion dengan muatan
berlawanan semakin besar. Hal serupa juga terjadi pada variasi tegangan yang menyatakan bahwa
semakin besar tegangan maka produksi gas hidrogen yang terbentuk semakin banyak.
3.2 Pengaruh Variasi Tegangan Terhadap Produksi Gas Hidrogen
Pada penelitian ini, peneliti menetapkan variasi tegangan sebesar 2,1 volt, 6 volt dan 12 volt
dengan anggapan bahwa variasi tegangan diasumsikan telah melewati batas minimum nilai tegangan
sesuai persamaan 4.1 untuk proses elektrolisis. Variasi tegangan pada proses elektrolisis berpengaruh
pada kemampuan proses elektrolisis dalam produksi gas hidrogen. Berdasarkan ketiga variasi tegangan
yang digunakan produksi gas hidrogen terbesar terjadi pada tegangan 12V, produksi gas hidrogen lebih
kecil terjadi pada tegangan 6V dan produksi gas hidrogen terkecil terjadi pada tegangan 2,1V. Suplai
14
tegangan yang semakin besar akan mempercepat terjadinya reaksi penguraian larutan sampel NaCl.
Reaksi penguraian yang semakin cepat akan semakin besar pembentukan gas hidrogen pada katoda.
Variasi tegangan juga berpengaruh terhadap perubahan kuat arus selama proses elektrolisis. Perubahan
kuat arus yang diukur adalah kuat arus yang terjadi selama proses elektrolisis.
3.3 Pengaruh Salinitas Terhadap Produksi Gas Hidrogen
Berdasarkan hasil penelitian salinitas optimum dalam produksi gas hidrogen adalah 35‰. Hal
ini disebabkan karena terjadi proses pertukaran ion-ion dalam larutan yang memiliki kekuatan besar
untuk menarik ion muatan yang berlawanan sehingga semakin banyak produksi gas hidrogen yang
diperoleh. Pada akhir penelitian, salinitas pada anoda memiliki nilai lebih besar dibandingkan katoda
karena terjadi gaya tarik menarik ion klor menuju anoda karena ion klor merupakan ion negatif
berlawanan dengan kutub positif (Brady, 1999).
4. KESIMPULAN DAN SARAN
4.1 Kesimpulan
Penelitian mengenai Produksi Gas Hidrogen Melalui Elektrolisis sebagai sumber energi dengan
elektrolit NaCl dapat disimpulkan sebagai berikut:
a. Proses elektrolisis dapat dilakukan untuk produksi gas hidrogen (H2) didapatkan hasil optimum
yaitu sebesar 98mL dalam waktu 3jam (180menit).
b. Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi tegangan sebesar
12 volt.
c. Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi salinitas sebesar
35‰.
4.2 Saran
Beberapa saran yang dapat diberikan dalam penelitian ini sebagai berikut:
a. Pada penelitian berikutnya diperlukan jarak elektroda lebih dekat untuk mendapatkan kuat arus
yang besar.
b. Pada penelitian berikutnya perlu dilakukan penelitian yang sama dengan menggunakan
elektroda dengan ukuran yang bervariasi.
c. Pada penelitian berikutnya, dilakukan penelitian terhadap oksigen terlarut pada anoda.
15
5. DAFTAR PUSTAKA
Alimah, S., dan Dewita, E. 2008. “Pemilihan Teknologi Produksi Hidrogen Dengan Memanfaatkan
Energi Nuklir”. Jurnal Pengembangan Energi Nuklir 10, 2: 123-132.
Bird, Tony. 1993. Kimia Fisika. Jakarta: Erlangga
Brady, J.E. 1999. General Chemistry Principles And Structure. Jakarta: Binarupa Aksara.
Brady, J.E. 2008. Kimia Universitas Asas dan Struktur. Jakarta: Binarupa Aksara.
Chang, R. 2004. Kimia Dasar Jilid 2. 3ed. Jakarta: Erlangga
Dogra. 1990. Kimia Fisika. Jakarta: UI-Press
Huang, Yu-Ru., Yen-Con Hung., Shun Yao Hsu., Yao-Wen Huang., Deng-Fwu Hwang. 2008.
“Application Of Electrolyzed Water In The Foo Industry”. Food Control 19. 329-345.
Irawulan. 2009. “Cadangan Minyak Bumi di Indonesia Menipis”. Detik Surabaya (Surabaya), 12
Februari.
Jamal. 2007. Pembuatan Membran Fuel Cell Dari Limbah Plastik LDPE. Bandung: ITB-Press.
Kodoatie, J.R., dan Roeslam S. 2010. Tata Ruang Air. Yogyakarta: Andi.
Murry, Mc., John, dan Robert, C.F. 2001. Chemistry. New Jersey: Prentice Hall
Rivai, Harrizul. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarta: UI-Press
Sunarya, Y., dan Agus, S. 2007. Kimia. Bandung: PT. Setia Inves.
Svehla, G. 1985. Vogel Buku Teks Analisis Anorganik Kualitatif Makro dan Semimikro. Jakarta:
PT. Kalman Media Pustaka.
Yoder, Claude H., Fred H. Suydam, Fred A. Snavely. 1975. Chemistry. United States of America:
Harcout Brace Jovanoich Inc.
16