LATAR BELAKANG
Soegiono dan Ketut Budi Ardana (2006): a. Harga minyak dunia naik
Perekonomian nasional turun
BBM dalam negeri naik Harga kebutuhan pokok naik
b. Cadangan minyak bumi 1,03 triliun barel untuk 42 tahun
LATAR BELAKANG
Peraturan Presiden No. 5/2006 : Pengurangan penggunaan minyak bumi 50% pada tahun 2005 menjadi sekitar 20% pada tahun 2025
Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral : a. Total cadangan minyak mulai menurun dari 9,82 milyar barrel pada tahun1999 menjadi 8,68 milyar barrel tahun 2006 b. Puncak produksi minyak bumi kedua dicapai pada tahun 1995 sebesar 1,62 juta BOPD yang kemudian menurun 35% dalam 10 tahun terakhir menjadi 1,01 juta BOPD pada tahun 2006
LATAR BELAKANG Cadangan Minyak menipis Penggunaan Bahan Bakar Alternatif SOLUSI
AIR
Efisiensi Bahan Bakar Mudah didapat Murah Ramah Lingkungan Urip Sudirman (2009) : hampir 70% permukaan bumi dan persediaannya mencapai 1,4 triliun km3 atau setara dengan 330 juta mil3
LATAR BELAKANG
BROWN’S GAS Peter E.W Lowrie (2005): Gas yang dihasilkan dari proses elektrolisis air adalah gas Hidrogen dan Oksigen, dengan komposisi 2 Hidrogen dan 1 Oksigen (HHO)
LIPI (2008): Hasil pembakaran dari pencampuran dengan gas HHO dapat mengurangi tingkat polusi
PERUMUSAN MASALAH
Membandingkan nilai sfc, torsi yang dibutuhkan mesin, kadar emisi gas buang antara generator Brown’s Gas dan mesin standart pada mobil karburator kapasitas 1300 cc dan 1500 cc.
BATASAN MASALAH 1. Hasil percobaan hanya berlaku untuk sistem injeksi Brown’s Gas dengan elektroda dari bahan stainless steel tipe SS 316 berupa lempengan (140x58) mm2, dan larutan elektrolit (30% KOH dan 70% akuades) sebagai katalis 2. Penambahan kapas sebagai water trapent . 3. Pengujian dilakukan di Laboratorium Desain Teknik Mesin ITS 4. Kondisi temperatur normal saat pengujian 5. Kondisi sistem elektrolis normal 6. Mobil yang dipakai selama pengujian adalah mobil kapasitas 1300 cc dan 1500 cc 7. Kontrol level ketinggian elektrolit menggunakan solenoid valve dan float valve 8. Fitting saluran perpipaan diabaikan
TUJUAN PENELITIAN
1. Merancang bangun generator 6 ruang tersusun seri dan aplikasinya pada mesin karburator 1300 cc dan 1500 cc 2. Menguji karakteristik generator Brown’s Gas 3. Mengukur sfc, daya mesin yang dihasilkan dan kadar emisi gas buang kendaraan dengan atau tanpa generator Brown’s Gas
MANFAAT PENELITIAN
1. Hasil yang diperoleh dari penelitian ini dapat diaplikasikan dengan baik pada mesin untuk meningkatkan daya mesin motor bakar, menghemat bahan bakar tanpa mengganggu kinerja mesin, serta mengurangi tingkat polusi dari emisi gas buang kendaraan 2. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain dan juga produsen kendaraan bermotor dalam pengembangan sistem injeksi Brown’s Gas dalam upaya mengurangi tingkat polusi dari hasil emisi gas buang kendaraan 3. Dapat membantu masyarakat dalam mengetahui dan menganalisa prinsip kerja dari sistem injeksi Brown’s Gas
PENELITIAN TERDAHULU 1. Willliam Nicholson dan Johann Ritter (1800): Menemukan teknologi pemecahan molkeul air menjadi gas HHO dengan cara elektrolisis air 2. Isaac de rivaz (1805): Menggunakan gas H2 dari hasil elektrolisis air sebagai bahan bakar mesin pembakaran internal 3. Dr. Yull Brown (1974): Selain mematenkan gas hasil elektolisis air dengan namanya juga menggunakan gas HHO sebagai suplemen bahan bakar mesin dan pengelasan (cutting and welding torch) 4. Lanzafame (1999): Injeksi air pada mesin spark ignition dapat menghilangkan detonasi dan mengurangi NOX ( >50%), angka oktan ( naik >50%), kerja mesin naik (30%-50%)
PENELITIAN TERDAHULU 5. Verhelst dan Sierents (2001): Membandingkan injeksi H2 pada mesin spark ignition dengan karburator dan mesin dengan sistem injeksi 6. LIPI (2008): Injeksi air pada uji coba kendaraan 225 cc spark ignition dihasilkan penurunan emisi gas CO dan HC 7. Chadwell dan Dingle (2008): Pada mesin diesel, injeksi air dapat mengurangi emisi NOX sebesar 82% dan peningkatan torsi
PENELITIAN TERDAHULU
8. Roni Setyawan (2011): a. Merancang GHHO 6 Cell tersusun seri dan di uji pada mobil Daihatsu Esspas 1300 CC dengan karakteristik Elektroda SS 316 dengan GHHO-A (100 x 80)mm dan GHHO-B (160 x 100)mm dengan larutan elektrolit berupa 30% kalium hidroksida (KOH) dalam 70% aquades sebagai Katalis
PENELITIAN TERDAHULU
b.
c. d.
Dari prototype yang diuji, semuanya menunjukkan penurunan Sfc pada mobil uji, bila di bandingkan dengan mobil tanpa Sfc. Pada putaran rendah, 1000 rpm, penurunan Sfc pada BG Pasaran sebesar 21,1%, pada GHHO-A sebesar 36,15%, dan pada GHHO-B sebesar 35,15%. Pada putaran tinggi, 4000rpm, penurunan Sfc pada BG Pasaran sebesar 13,05%, pada GHHOA sebesar 19,69%, dan pada GHHO-B sebesar 19,03% Kenaikan daya tertinggi pada putaran rendah, 1000 rpm, adalah ada pada GHHO-A sebesar 3,36% Penurunan daya terendah pada putaran rendah, 1000 rpm, adalah pada GHHO-B sebesar 3,47%.
PENELITIAN TERDAHULU
9. Rahman Hakim (2011): a. Merancang 2 GHHO 6 ruang, type A (+SG) dan type (-SG) b. Diaplikasikan pada mobil karimun kapasitas 970 cc. c. Hasil Penelitian : i. Torsi Mesin : Type A : Up, 5,06% Type B : Up, 7,83% ii. Sfc (Spesific Fuel Consumption) : Type A : Down, 22,84% Type B : Down, 26,45%
iii. Electrolizer Efficiency : Type A : 95% Type B : 85% iv. Flow Capacity Gas Production : Type A : 19,31 mL/min Type B : 20,95 mL/min
BROWN’S GAS 1. Anne Marie Helmenstine (2001): Elektrolisis adalah suatu proses untuk memisahkan senyawa kimia menjadi unsur-unsurnya atau memproduksi suatu molekul baru dengan memberi arus listrik 2. Robert B. Dopp (2007) : Sedangkan elektrolisis air adalah proses elektrolisa yang dimanfaatkan untuk memecah molekul air (H2O) menjadi Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2).
BROWN’S GAS Reaksi Asam : Reaksi oksidasi di anoda (+) Reaksi reduksi di katoda (-) Reaksi keseluruhan
: 2 H2O (l) → O2 (g) + 4 H+ (aq) + 4 e: 2 H+(aq) + 2 e- → H2 (g) : 2 H2O (l) → 2 H2 (g) + O2 (g)
Reaksi Basa : Reaksi reduksi di katoda (-) Reaksi oksidasi di anoda (+) Reaksi keseluruhan
: 2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq) : 4OH−(aq) → O2(g) + 2H2O(l) + 4e− : 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
BROWN’S GAS
Pemilihan Stainless Steel type 316 sebagai elektroda sistem BG
BROWN’S GAS Larutan Elektrolit Sebagai Katalis: a. Katalisator berfungsi untuk mempermudah proses penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen karena ion-ion kataliastor mampu mempengaruhi kestabilan molekul air menjadi ion H dan OH yang lebih mudah dielektrolisis. b. Dalam penelitian ini dipilih katalis KOH berdasarkan grafik oleh Pyle, dkk, 1994
BROWN’S GAS Parameter Performa Generator Brown’s Gas : a. Daya yang dibutuhkan Generator Brown’s Gas PHHO = V . I Keterangan : > PHHO = Daya yang dibutuhkan Generator Brown’s Gas (watt) >V = Beda potensial (volt) >I = Arus listrik (Ampere)
b. Laju produksi gas HHO (flow rate) VgasHHO = 30/t (ml/s) Keterangan : V gas HHO 30 ml t
= Laju produksi gas HHO = volume gas HHO yang dihasilkan = waktu untuk menghasilkan 30 ml gas HHO [s]
BROWN’S GAS
Parameter unjuk kerja mesin bensin: 1. Daya output mesin (bhp) 2. Konsumsi bahan bakar (sfc) sfc = 3600 * mbb bhp * t mbb = massa bahan bakar (kg) bhp = daya output mesin (hp) t = waktu habisnya bahan bakar dalam tabung uji (s) 3. Kadar emisi gas buang
FLOWCHART PENELITIAN START
STUDI LITERATUR 1. Text book 2. Jurnal ilmiah 3. Penelitian terdahulu 4. Internet 5. Sharing 6. Dll
PERSIAPAN ELEKTROLIT
PERSIAPAN ELEKTRODA
PERSIAPAN GENERATOR
Komposisi KOH 30 % dan aquades 70%
Plat SS 316 L (140 mm x 58 mm)
Generator 6 ruang dengan reservoir (160 mm x 155 mm x 83 mm)
UJI KARAKTERISTIK GENERATOR Daya dan Flowrate
APLIKASI Pada kendaraan tipe karburator kapasitas 1300 cc (Daihatsu Zebra)
PENGUJIAN Daya, emisi dan sfc
ANALISA HASIL
KESIMPULAN dan SARAN
SELESAI
Beberapa kriteria yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan Generator Brown’s Gas. 1. Elektroda yang digunakan terbuat dari material yang tahan terhadap korosi dan memiliki konduktifitas listrik yang baik. 2. Box generator terbuat dari bahan yang tahan panas hingga suhu 100o C (berdasarkan percobaan yang pernah dilakukan), dan tidak bereaksi dengan larutan elektrolit (KOH). 3. Tertutup rapat dan tidak terdapat kebocoran pada box, sehingga gas HHO yang dihasilkan tidak bocor dan hanya keluar melalui lubang output
. Generator Brown’s gas
Instalasi pada mobil
Uji Karakteristik Generator Brown’s Gas 1. Mempersiapkan rangkaian peralatan. 2. Memeriksa generator dari kebocoran 3. Memeriksa sambungan selang dari brown gas ke flowmeter dari kebocoran. 4. Mengisikan elektrolit kedalam generator sesuai level yang ditentukan 5. Menyalakan brown gas dengan menekan saklar ke posisi ON dan biarkan beberapa saat hingga produksinya konstan. 6. Mengukur produksi gas yang dihasilkan. 7. Mencatat hasil pengukuran
Instalasi Pengujian Produksi Gas
Aplikasi Generator Brown’s Gas Pada Mobil
Pengujian dilakukan pada DynoTest untuk mengukur besarnya daya yang keluar dari engine pada putaran tertentu beserta uji emisi bahan bakar. DynoTest Daihatsu Zebra 1300 cc
Uji Emisi Gas Buang Daihatsu Zebra 1300 cc
Analisa Uji Karakteristik Generator Brown Gas 6 Ruang Pengujian ini dimaksudkan untuk mengetahui seberapa besar kapasitas produksi gas dari generator brown’s gas. Pengujian dilakukan di laboratorium dengan konsentrasi katalis KOH sebesar 30 %. Kapasitas Produksi Gas Pengujian
Laju Produksi Gas (ml/mnt)
1
50
2
40
3
40
4
40
5
70
Daya yang Dihasilkan Generator Brown Gas 6 Ruang
Grafik Flowrate Gas HHO
Untuk mendapatkan hasil pengujian daya, maka digunakanlah metode pengujian pada pengujian chasis DYNOTEST
Daihatsu Zebra 1300 cc Uji Daya dengan DYNOTEST
Analisa Dan Pembahasan Daya
Perbandingan Daya pada Mobil Daihatsu Zebra 1300 cc Mesin Standart vs Brown Gas 6 Ruang
Pengujian 1
Grafik Daya Mesin Daihatsu Zebra 1300 cc VS Adding Brown’s Gas 6 Ruang
Analisa Dan Pembahasan Daya
Perbandingan Daya pada Mobil Suzuki Carry 1500 cc Mesin Standart vs Brown Gas 6 Ruang
Pengujian 2
Grafik Daya Mesin Daihatsu Zebra 1300 cc VS Adding Brown’s Gas 6 Ruang
Analisa Bahan Bakar Spesifik
Untuk mendapatkan hasil pengujian sfc / konsumsi bahan bakar spesifik, maka pengambilan data dilakkukan bersamaan saat pengujian daya pada pengujian chasis DYNOTEST.
Uji sfc Mobil Daaihatsu Espass 1300 cc
Uji sfc Mobil Suzuki Carry 1500 cc
Analisa Bahan Bakar Spesifik
Perbandingan sfc pada Mobil Daihatsu Zebra 1300 cc Mesin Standart vs Brown Gas 6 Ruang sfc (Kg BB/HP Jam) n (rpm)
Standart
BG 6 Ruang
0.5
Σ sfc (%)
0.45 0.4
1000 1500 2000
0.45553017 0.30064916 0.23348173
0.45710163 0.29185987 0.22569902
0.34497303 -2.9234375 -3.3333267
sfc (kg BB/HP Jam)
0.35 0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0
2500
0.2193176
0.20262565
-7.6108578
3000
0.14034325
0.12328997
-12.15112
Pengujian 1
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
n (rpm) standart
BG 6 Ruang
Linear (standart)
Linear (BG 6 Ruang)
Grafik Daya Mesin Daihatsu Zebra 1300 cc VS Adding Brown’s Gas 6 Ruang
Analisa Bahan Bakar Spesifik
Perbandingan sfc pada Mobil Suzuki Carry 1500 cc Mesin Standart vs Brown Gas 6 Ruang 0.4
Standart
0.35
Σ sfc (%)
BG 6 Ruang
1000
0.238706
0.33602601
40.769592
1500
0.216432
0.27584579
27.45135
2000
0.193267
0.24751552
28.069166
2500
0.142128
0.20701427
45.653608
3000
0.125988
0.21255188
68.707496
Pengujian 2
sfc (kg BB/HP Jam)
n (rpm)
sfc (Kg BB/HP Jam)
0.3 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
n (rpm) standart
BG 6 Ruang
Linear (standart)
Linear (BG 6 Ruang)
Grafik sfc Mesin Suzuki Carry 1500 cc VS Adding Brown’s Gas 6 Ruang
Analisa Kadar Emisi Gas Buang
Untuk mendapatkan hasil pengujian Emisi Gas Buang, maka pengambilan data dilakkukan di Laboratorium Motor Pembajran Dalam untuk mobil Daihatsu Zebra 1300 cc dengan menggunakan Automotive Emmision Analizer
Mobil Uji Emisi Gas Buang dan Rangkaiannya Di Laboratorium MPD Teknik Mesin ITS Surabaya
Analisa Kadar Emisi Gas Buang
Perbandingan Emisi Gas Buang Mesin Standart Daihatsu Zebra 1300 cc VS Brown Gas
Perbandingan Emisi Gas Buang Mesin Standart Suzuki Carry 1500 cc VS Brown Gas
Kesimpulan Berdasalkan hasil pengujian yang telah di analisa, maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Flowrate produksi Brown’s Gas terbesar pada Brown gas 6 ruang yaitu sebesar 70mL/min. 2. Daya yang dibutuhkan generator terbesar yaitu 9,6 Watt 3. Peningkatan daya terbesar pada brown gas 2 ruang yaitu sebesar 18,08% yaitu 3,2 Hp pada Suzuki Carry 1500 cc sedangkan pada Daihatsu Zebra 1300 cc meningkat sebesar 10,92% yaitu 2,6 Hp 4. Penurunan tingkat konsumsi bahan bakar / sfc terbesar brown gas 6 ruang sebesar 29,72%, pada Daihatsu Zebra 1300 cc sedangkan pada Suzuki Carry 1500 cc menurun sebesar 15,65 %. 5. Penurunan kadar HC pada emisi gas buang pada Brown gas 6 ruang sebesar 171 ppm pada Daihatsu Zebra 1300 cc, sedangkan pada Suzuki Carry 1500 cc tidak terjadi penurunan 6. Penurunan kadar CO pada emisi gas pada brown gas 6 ruang terbesar sebesar 23,07%, pada Daihatsu Zebra 1300 cc sedangkan pada Suzuki Carry 1500 cc menurun sebesar 53,15% 7. Penurunan kadar CO2 pada emisi gas buang terbesar pada brown gas 6 ruang sebesar 1,53% pada Suzuki Carry 1500 cc, pada Daihatsu Zebra 1300 cc tidak mengalami penurunan 8. Penurunan nilai NOX pada Brown Gas 6 Ruang terbesar sebesar 3,01% pada Daihatsu Zebra 1300 cc. Sedangkan pada Suzuki Carry 1500 cc turun sebesar 2,08%
TERIMA KASIH Kami mohon kritik dan saran demi Kesempurnaan Tugas Akhir kami
