REAKSI EVOLUSI HIDROGEN MENGGUNAKAN MEDIA TEPUNG MOCAF DENGAN ELEKTRODA STAINLESS STEEL/ Fe-Co-Ni SECARA ELEKTROLISIS
SKRIPSI
Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan guna Memperoleh Gelar Sarjana Sains Kimia
Oleh: YULIA ARIE ASTUTI NIM 12307141043
PROGRAM STUDI KIMIA JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2016
ii
iii
iv
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan pasti ada kemudahan” (QS. Al-Insyirah (94): 6)
“... Dan sungguh kelak Tuhanmu pasti memberikan karunia-Nya kepadamu sehingga engkau menjadi puas.” (QS. Ad-Duha (93): 5)
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan menyebut nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang Alhamdulillah, segala puji bagi Allah Tuhan seluruh alam, dan shalawat dan salam selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir Skripsi.
Tugas Akhir Skripsi ini saya persembahkan untuk ● Orang tuaku tercinta, Bapak Suyoto dan Ibu Feni Suriyani yang telah membesarkanku dan mendidikku hingga saat ini. ● Adik-adikku yang terkasih Yulis dan Yayan, Andra, Iif, Elsa, Ega, Desti, yang selalu menghiburku dan mendukungku. ● Untuk paman, bibi, dan simbahku yang selalu menyayangi dan menyemangatiku. ● Sahabat-sahabatku Uul, Upik, Nisa, Depe, Meri, Tyas, Robby dan Ena, Ridwan, dan Hafiz yang telah menemaniku selama tahun-tahun ini. ● Semua teman-teman Kimia Subsidi’12 ● Almamaterku Universitas Negeri Yogyakarta
vi
REAKSI EVOLUSI HIDROGEN MENGGUNAKAN MEDIA TEPUNG MOCAF DENGAN ELEKTRODA STAINLESS STEEL/ Fe-Co-Ni SECARA ELEKTROLISIS Oleh : Yulia Arie Astuti NIM. 12307141043 Pembimbing: Dr. Isana Supiah Yosephine Louise, M. Si ABSTRAK Kebutuhan energi primer dunia meningkat cukup tinggi seiring dengan pertumbuhan populasi dan perkembangan ekonomi dunia. Oleh karena itu, diperlukan penelitian untuk mencari dan mengoptimalkan sumber energi alternatif dan terbarukan, salah satunya adalah gas hidrogen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni serta mengetahui kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air pada kondisi basa dalam media tepung mocaf (modified cassava flour). Proses produksi gas H2 dilakukan menggunakan metode voltametri siklik pada laju penyapuan 50 mV/s dengan variasi konsentrasi media tepung mocaf sebesar 0-10 gram per liter air dan ditambahkan NaHCO 3 sebanyak 5 gram per liter larutan. Proses elektolisis secara voltametri siklik menunjukkan adanya peningkatan aktivitas produksi gas H2 dengan menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni. Kinerja optimum elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni terjadi pada konsentrasi tepung mocaf sebesar 3 gram/L yang meningkatkan produksi gas hidrogen sebesar 21,19%. Adanya tepung mocaf pada elektrolisis menggunakan elektroda stainless steel akan menghambat proses elektrogenerasi hidrogen sehingga kondisi optimum elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektoda stainless steel adalah ketika tidak terdapat tepung mocaf di dalam larutan. Kata kunci: elektrolisis, reaksi evolusi hidrogen, mocaf, voltametri
vii
HYDROGEN EVOLUTION REACTION USING STAINLESS STEEL/Fe Co-Ni ELECTRODE WITH MOCAF FLOUR By : Yulia Arie Astuti NIM. 12307141043 Supervisor: Dr. Isana Supiah Yosephine Louise, M. Si ABSTRACT The world energy demand is increasing significantly because of population growth and world economy development, so it is necessary to conduct the research to finding and optimizing alternative energy resource and renewable, such as hydrogen gas. This research studied about stainless steel and stainless steel/Fe-Co-Ni electrodes activity and optimum condition of hydrogen evolution reaction in water electrolysis on base condition process with mocaf (modified cassava flour). Hydrogen gas production process carried out by cyclic voltammetry method at sweeping rate 50 mV/s with addition of 0-10 grams of mocaf per liter of water and NaHCO 3 5 grams per liter of solution. Electrolysis by cyclic voltammetry shown that the activity of stainless steel/Fe-Co-Ni electrode increase in addition of mocaf. The optimum condition of hydrogen evolution reaction using stainless steel/Fe-Co-Ni electrode is in addition of 3 grams/L mocaf that will increasing the hydrogen production up to 21,19%. But, the addition of mocaf eventually causes the surface covering on stainless steel electrode so the electrolysis process is less effective. Keywords: electrolysis, hydrogen evolution reaction, mocaf, voltammetry
viii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat, karunia,
dan hidayah-Nya sehingga skripsi ini mampu penulis selesaikan.
Sholawat serta salam semoga terlimpah kepada Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat, dan para pengikutnya sampai hari kiamat. Skripsi berjudul “Reaksi Evolusi Hidrogen Menggunakan Media Tepung Mocaf dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni secara Elektrolisis” telah dapat diselesaikan dengan baik sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana sains pada Jurusan Pendidikan Kimia di FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta. Penelitian dan penulisan skripsi ini tidak mungkin terlaksana dan dapat diselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan ungkapan terima kasih kepada: 1. Bapak Dr. Hartono selaku Dekan FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta. 2. Bapak Drs. Jaslin Ikhsan, M.App.Sc., Ph.D selaku Ketua dan Koordinator Tugas Akhir Skripsi Program Studi Kimia, Jurusan Pendidikan Kimia Universitas Negeri Yogyakarta, serta sekretaris penguji atas pertanyaan, kritik, dan saran yang diberikan. 3. Bapak Rer. Nat. Senam selaku Dosen Penasehat Akademik. 4. Ibu Dr. Isana Supiah Yosephine Louise, M.Si selaku dosen pembimbing utama
yang
telah
memberikan
masukannya. ix
bimbingan,
pengarahan,
saran,
dan
5. Bapak Heru Pratomo Al., M.Si selaku penguji utama, atas pertanyaan, kritik, dan saran yang diberikan. 6. Bapak Dr. Crys Fajar Partana, M.Si selaku penguji pendamping, atas pertanyaan, kritik, dan saran yang diberikan. 7. Seluruh Dosen, Staf, dan Laboran Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA UNY yang telah banyak membatu selama perkuliahan dan penelitian. 8. Uul, Upik, Nisa, Depe, Meri, Tyas, Robby, Ena, Ridwan, dan Hafiz yang selalu memberi dukungan, semangat, motivasi, dan doa. 9. Teman-teman Kimia Subsidi 2012 yang selalu memberi motivasi dan doa. 10. Dhaulika
Maysarrah,
mitra
kerja
selama
penelitian
yang
sudah
memberikan bantuan tenaga dan motivasi. Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Aamiin. Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Yogyakarta, Juni 2016
Penulis
x
DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i HALAMAN PERSETUJUAN ..........................................................................
ii
HALAMAN PERNYATAAN ...........................................................................
iii
HALAMAN PENGESAHAN ...........................................................................
iv
HALAMAN MOTTO ........................................................................................
v
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................
vi
ABSTRAK .........................................................................................................
vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii KATA PENGANTAR .......................................................................................
ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................
xi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv DAFTAR GAMBAR .........................................................................................
xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah ........................................................................
1
B. Identifikasi Masalah ...............................................................................
4
C. Pembatasan Masalah ..............................................................................
4
D. Perumusan Masalah ...............................................................................
5
E. Tujuan Penelitian ...................................................................................
6
F. Manfaat Penelitian .................................................................................
6
xi
BAB II KAJIAN TEORI A. Deskripsi Teori ......................................................................................
7
1. Gas Hidrogen .....................................................................................
7
2. Reaksi Evolusi Hidrogen ...................................................................
8
3. Elektrolisis .........................................................................................
9
4. Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni .................... 11 5. Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) ........................................
14
6. eDAQ EChem ...................................................................................
16
B. Penelitian yang Relevan ......................................................................... 18 C. Kerangka Berpikir...................................................................................
19
BAB III METODE PENELITIAN A. Subjek dan Objek Penelitian .................................................................. 21 B. Variabel Penelitian ................................................................................. 21 C. Alat dan Bahan ....................................................................................... 22 D. Prosedur Penelitian ................................................................................ 22 E. Teknik Analisis Data .............................................................................
23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel ................. 25 B. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni.. 28 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan ............................................................................................ 32 B. Saran ......................................................................................................
xii
32
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 34 LAMPIRAN ....................................................................................................... 37
xiii
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Potensial- lebih Beberapa Jenis Gas ..................................................... 11 Tabel 2. Kandungan Logam Stainless Steel Tipe S-430 .................................... 13 Tabel 3. Data Hasil Karakterisasi GSA ............................................................. 14 Tabel 4. Sifat Fisika dan Kimia Partikel Pati Singkong dan Mocaf .................. 15 Tabel 5. Nama Sampel
dan
Variasi Konsentrasi Tepung Mocaf dalam
Penelitian .............................................................................................. 23 Tabel 6. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel ...................................................................... 25 Tabel 7. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni...................................................... 28 Tabel 8. Efisiensi dan Potensial-Lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni......... 44
xiv
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Reaksi Evolusi Hidrogen ................................................................ 9 Gambar 2. Proses Pelapisan Stainless Steel oleh Kromium Oksida ................
12
Gambar 3. Struktur Molekul Amilosa ..............................................................
16
Gambar 4. Kurva Voltamogram Siklik ............................................................
17
Gambar 5. (a) Hubungan antara Potensial dengan Waktu dan (b) Voltamogram Linear .................................................................................... Gambar 6. Grafik
Perbandingan
Efisiensi
Produksi
Gas
Hidrogen dan
Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel .............. Gambar 7. Grafik
Perbandingan
Efisiensi
Produksi
Gas
18
26
Hidrogen dan
Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-CoNi ...................................................................................................
29
Gambar 8. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana Basa Tanpa Media Tepung Mocaf .................................................
40
Gambar 9. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf ...............................................
41
Gambar 10. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam Suasana Basa Tanpa Media Tepung Mocaf ...............................
42
Gambar 11. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf ..............................
xv
43
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Diagram Alir Proses .................................................................... 38 Lampiran 2. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel .....................................
41
Lampiran 3. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni ....................
43
Lampiran 4. Efisiensi dan Potensial- lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen ......
45
xvi
BAB I PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang Masalah Permasalahan energi merupakan permasalahan yang tidak pernah lepas
diperbincangkan diseluruh dunia. Kebutuhan energi primer dunia diperkirakan akan
meningkat
cukup
tinggi
seiring
dengan
pertumbuhan
populasi dan
perkembangan ekonomi dunia (International Energy Agency, 2013: 91-92). Kebutuhan energi primer dunia meningkat sekitar 45% lebih tinggi dibandingkan tahun 2011 (Sudirman S., 2014: 12). Ketergantungan
manusia
akan
energi,
terlebih energi fosil,
membuat
persediaan energi fosil semakin menipis. Berdasarkan Kementerian ESDM (2012:24), ketergantungan terhadap bahan bakar minyak masih dominan, yakni mencapai 49,7% sementara pemanfaatan energi baru terbarukan (EBT) masih sekitar 6%. Total konsumsi energi di Indonesia pada periode 2013 per jenis energi adalah sebesar 168,56 juta TOE (Tonnes Oil Equivalent), dengan rincian konsumsi batubara sebanyak 18,26 TOE, gas sebanyak 24,84 TOE, minyak sebanyak 70,08 TOE, listrik sebanyak 16,21 TOE, biofuel sebanyak 0,66 TOE, biomassa tradisional sebanyak 32,11 TOE, dan EBT lainnya sebanyak 6,39 TOE (Sudirman S., 2014: 150-151). Kebutuhan
energi
yang
sangat
tinggi
dapat
mempercepat
habisnya
persediaan sumber energi fosil, sedangkan cadangan energi fosil Indonesia semakin berkurang. Cadangan minyak bumi Indonesia hanya berkisar 0,5% cadangan energi dunia yang sebagian besar terdapat di Sumatera yakni 62% dari 1
total cadangan minyak bumi nasional, sedangkan cadangan gas bumi dan batubara masing-masing 0,2% dan 0,8% dari total cadangan energi dunia (Sudirman S., 2014: 31-32). Selain itu, meningkatnya penggunaan energi fosil mendorong peningkatan emisi gas CO 2 dan dapat menyebabkan timbulnya berbagai macam pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian untuk mencari dan mengoptimalkan sumber energi alternatif. Salah satu energi alternatif dan terbarukan yang menjadi perhatian saat ini adalah gas hidrogen. Hidrogen merupakan gas paling ringan dengan kelimpahan paling besar di bumi,
yaitu sekitar 11,2% dalam massa air.
Hidrogen
dipertimbangkan sebagai bahan bakar yang sangat penting dan menjanjikan karena menghasilkan energi yang tinggi serta emisi yang rendah saat dikonsumsi. Gas hidrogen dapat diperoleh dengan berbagai metode, antara lain adalah steam reforming, gasifikasi batubara, gasifikasi biomassa, pirolisis, elektrolisis, dan lainlain (Oxtoby, 2003: 203). Elektrolisis merupakan metode paling sederhana dalam proses produksi gas hidrogen. Produksi gas hidrogen secara elektrolisis dapat dilakukan menggunakan senyawa yang banyak mengandung unsur hidrogen, salah satunya adalah air (Sugiyarto, 2004: 144). Elektrolisis air merupakan proses untuk menghasilkan gas H2 dan O 2 murni dengan pemanfaatan energi listrik pada sistem. Proses yang lebih ditujukan pada produksi H2 disebut reaksi evolusi hidrogen. Penelitian mengenai reaksi evolusi hidrogen telah banyak dilakukan untuk memperoleh gas hidrogen melalui metode elektrolisis air dengan menggunakan energi listrik yang lebih sedikit, biaya yang
2
rendah dan dapat di produksi dengan skala yang besar, serta sedikit menghasikan emisi atau limbah. Kandah (2014) dalam penelitiannya menyebutkan bahwa kesulitan dalam elektrolisis air untuk menghasilkan gas hidrogen berkaitan dengan jenis elektrolit, jarak antar elektroda, morfologi permukaan elektroda (halus atau kasar), area efektif elektroda, dan adanya kemungkinan korosi pada logam yang digunakan sebagai elektroda.
Oleh
karena
itu,
dilakukan
berbagai penelitian
untuk
meningkatkan produksi gas hidrogen pada elektrolisis air, terutama penelitian pada elektroda dan katalis yang digunakan. Olivares-Ramirez dkk. (2007) dan Isana (2014) telah mempelajari bahwa stainless steel efisien digunakan sebagai elektroda pada reaksi evolusi hidrogen. Demikian juga stainless steel yang telah mengalami coating dengan logam terner (Isana dkk., 2012) maupun biner (Isana dkk., 2013) dapat digunakan sebagai elektroda pada reaksi evolusi hidrogen. Paduan logam Fe-Co-Ni yang digunakan untuk melapisi elektroda stainless steel dengan komposisi Fe = 57,09%, Co = 0,22%, dan Ni = 0,74% dapat menghasilkan gas
hidrogen
dengan
efisiensi
sebesar
32,2%
lebih
baik
dibandingkan
menggunakan elektroda stainless steel saja (Isana dkk., 2012). Penelitian tentang katalis basa yang digunakan dalam elektolisis air telah dilakukan oleh Jabar dan Ibrahim (2013) dan menemukan bahwa penggunaan NaHCO 3 memiliki kemampuan yang lebih baik sebagai katalis dalam reaksi evolusi hidrogen dibandingkan dengan NaOH. Penambahan NaHCO 3 mampu mengkatalisis proses pemecahan molekul H2 O melalui proses elektrokimia (Isana dkk., 2012 dan Isana dkk., 2013). 3
Dalam penelitian
ini,
selain
melakukan
rekayasa terhadap
elektroda
stainless steel dengan mendeposisikan logam Fe-Co-Ni sebagai elektrokatalis dan elektrolit NaHCO 3 , tepung mocaf (modified cassava flour) dengan beragam variasi konsentrasi ditambahkan ke dalam air untuk mengetahui pengaruhnya terhadap elektrogenerasi hidrogen pada saat elektrolisis.
B.
Identifikasi Masalah Berdasarkan latar belakang masalah yang diuraikan dapat diidentifikasi
permasalahan-permasalahan sebagai berikut: 1.
Jenis bahan untuk melapisi elektroda stainless steel.
2.
Metode yang digunakan untuk pembuatan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni.
3.
Jenis dan tipe elektrolit yang digunakan dalam elektrolisis.
4.
Jenis tepung yang digunakan sebagai mediator.
5.
Morfologi permukaan elektroda (halus atau kasar dan berpori atau tidak berpori), area efektif elektroda dan luas spesifik.
6.
C.
Efisiensi evolusi gas hidrogen.
Pembatasan Masalah Berdasarkan
berbagai
permasalahan
diatas,
maka
dapat
diberikan
pembatasan guna memperjelas ruang lingkup penelitian sebagai berikut: 1.
Elektroda yang digunakan adalah elektroda stainless steel yang dilapisi oleh elektrokatalis Fe-Co-Ni dengan perbandingan mol 1:1:1.
4
2.
Metode yang digunakan untuk pembuatan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni adalah metode elektrodeposisi dengan voltametri linear.
3.
Jenis elektrolit yang digunakan merupakan elektrolit basa yaitu NaHCO 3 dengan konsentrasi 5 gram per liter.
4.
Jenis tepung yang ditambahkan sebagai mediator adalah tepung mocaf dengan konsentrasi 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 gram per liter.
5.
Efisiensi gas hidrogen merupakan kualitas gas hidrogen dibandingkan dengan penelitian sebelumnya dan jumlah gas hidrogen yang mampu diserap oleh elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni dengan metode voltametri siklis dengan alat eDAQ EChem.
D.
Perumusan Masalah Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah diatas, perumusan
masalah dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut: 1.
Bagaimana aktivitas elektroda stainless steel pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf?
2.
Bagaimana aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf?
3.
Bagaimana kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf?
5
E.
Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah:
1.
Mengetahui aktivitas elektroda stainless steel pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf.
2.
Mengetahui aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf.
3.
Mengetahui kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf.
F.
Manfaat Penelitian Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.
Memberi informasi mengenai aktivitas
elektroda
stainless steel pada
elektrolisis air dalam media tepung mocaf. 2.
Memberi informasi mengenai aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf.
3.
Memberi informasi mengenai kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni dalam media tepung mocaf.
6
BAB II KAJIAN TEORI
A.
Deskripsi Teori
1.
Gas Hidrogen Hidrogen adalah unsur paling sederhana yang terdiri atas satu proton dan
satu elektron, dan paling melimpah di alam semesta. Sebagian besar hidrogen di bumi ada sebagai air (Saito, 2004: 55). Hidrogen menyusun 11,2% dari massa air sehingga tersedia secara melimpah hampir di seluruh tempat di permukaan Bumi. Namun demikian, kadar hidrogen bebas di dalam atmosfer sangat kecil, yakni kurang dari 0,001% (Oxtoby, et al, 2003: 202). Gas ini adalah gas paling ringan diantara gas-gas yang telah dikenal saat ini. Pada temperatur dan tekanan standar, gas hidrogen adalah gas yang tidak berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa, serta mudah terbakar. Gas ini mudah terbakar dengan nyala yang tidak berwarna dan melepaskan panas yang besar. Pembakaran gas hidrogen menghasilkan energi cukup besar, sehingga dapat digunakan sebagi bahan bakar. Persamaan reaksi pembakaran gas hidrogen dituliskan seperti persamaan: H2 (g) +
⁄
O2 (g) → H2 O(l)
∆H= -286 kJ
Artinya 1 mol hidrogen dapat menghasilkan energi sebesar 286 kJ apabila bereaksi dengan Oksigen. Selain itu, kapasitas energi hidrogen E = 286 kJ/mol x 0,5 mol/g = 143 kJ/g jauh lebih besar dibandingkan bahan bakar lainnya, contohnya metana yang memiliki kapasitas energi 55 kJ/g (Atkins, 2006: 51).
7
2.
Reaksi Evolusi Hidrogen Reaksi evolusi hidrogen adalah proses memproduksi hidrogen melalui
elektrolisis air. Air pada kondisi atmosfer standar (1 atm dan 25 °C) tidak akan terurai secara spontan membentuk gas hidrogen dan oksigen sebab perubahan energi-bebas standar untuk reaksi ini adalah positif dan besarnya: 2 H2 O(l) → 2 H2 (g) + O2 (g)
∆G° = 474,4 kJ
Namun demikian, reaksi ini dapat berlangsung dalam suatu sel elektrolisis. Reaksi evolusi hidrogen terjadi secara terbatas dan berdasarkan atas desorpsi molekul pada permukaan katoda. Reaksi evolusi hidrogen biasanya terjadi pada logam-logam platina, tembaga, dan besi. Sangat penting untuk selalu mengamati reaksi evolusi hidrogen karena reaksi redoks lainnya dapat terjadi selama proses yang menyebabkan korosi paduan dan logam. Leonard (2012) menjelaskan mekanisme reaksi evolusi hidrogen secara umum terjadi melalui dua tahapan. Tahap pertama dimulai dengan pelepasan proton untuk mengabsorbsi atom hidrogen (Reaksi Volmer (1)): H2 O + M + e− → MHads +OH−
(1)
diikuti oleh penggabungan ulang 2 atom H yang diserap (Reaksi Heyrovsky (2)) atau tahap elektrodesorpsi yang menghasilkan H2 (Reaksi Tafel (3)): H2 O + MHads + e− → H2 + M + OH−
(2)
MHads + MHads → H2 + 2M
(3)
8
Gambar 1. Reaksi Evolusi Hidrogen (Subbaraman et all., 2012)
3.
Elektrolisis Elektrolisis adalah metode yang menggunakan energi listrik agar reaksi
kimia yang non-spontan dapat terjadi. Elektrolisis sangat penting sebagai tahap pemisahan unsur-unsur dari sumber alam melalui sel elektrolitik. Elektrolisis melibatkan arus listrik yang langsung melewati substansi ionik, baik berupa cairan atau larutan, sehingga terjadi reaksi kimia pada elektroda dan bahan dapat terpisahkan. Ada tiga ciri utama elektrolisis, yakni: 1. Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas, ion-ion tersebut mampu menerima atau mendonorkan elektron. 2. Ada sumber listrik, yang menjadi peranan penting berlangsungnya reaksi elektrolisis. 3. Ada dua elektroda yang berperan, yaitu elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda).
9
Elektrolisis air merupakan proses untuk menghasilkan gas H2 dan O 2 murni dengan pemanfaatan energi listrik. Proses ini lebih ditujukan pada produksi H2 dengan bantuan elektrolit. Konsentrasi elektrolit dapat divariasi. Dalam sel elektrolisis dibutuhkan anoda dan katoda. Reaksi elektrolisis yang terjadi adalah: Anoda (oksidasi)
: 2 H2 O → O 2 + 4 H+ + 4 e−
E° = +1,23 V
Katoda (reduksi)
: 2 H+ + 2 e− → H2
E° = 0,00 V
Reaksi sel
: 2 H2 O → 2 H2 + O2
E° = + 1,23 V
Menurut
Putra
(2010),
agar
terjadi elektrolisis
diperlukan
potensial
minimum karena: 1. Adanya beda potensial antara elektroda menyebabkan ion-ion di dalam elektrolit bergerak ke elektroda. 2. Diperlukan potensial tambahan untuk pelepasan ion pada elektrolisis yang disebut potensial- lebih atau overpotential. Potensial-lebih adalah beda potensial (tegangan) antara potensial setengah reaksi reduksi yang telah terukur secara termodinamika dan potensial pada saat reaksi reduksi-oksidasi diamati (Bard, 2001). Potensial-lebih merupakan ukuran energi pengaktifan bagi reaksi elektroda. Reaksi elektroda yang menghasilkan gas memerlukan potensial-lebih yang besar.
Potensial-lebih pada elektrogenerasi
hidrogen adalah selisih antara potensial kerja dan potensial pada keadaan standar. Elektrogenerasi hidrogen pada keadaan standar (298 K) adalah sebagai berikut. 2H2 O (l) + 2e H2 (g) + 2 OH- (aq)
Eo = -0,83 V
Logam-logam yang memiliki overpotential hidrogen yang tinggi akan menyerap hidrogen lebih lemah. Pada adsorbsi hidrogen, overpotential hidrogen 10
juga dipengaruhi oleh sifat-sifat sistem,
seperti sifat permukaan elektroda
(kekasaran), tipe dan konsentrasi elektrolit, serta suhu reaksi (Leonard, 2012). Tabel 1. Potensial- lebih Beberapa Jenis Gas Gas yang timbul Permukaan elektroda Hidrogen Platinum Oksigen Platinum Hidrogen Perak Oksigen Perak Hidrogen Raksa Oksigen Grafit Klor Platinum Sumber: Arbi M. P. (2010)
4.
Potensial-lebih (V) 0,03 0,44 0,15 0,45 0,78 0,37 0,70
Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni Salah satu persyaratan terjadinya elektrolisis adalah adanya dua elektroda
yang berperan, yaitu elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda). Elektroda yang berperan dalam suatu proses elektrolisis biasanya terbuat dari logam mulia yang tidak mudah mengalami korosi, seperti platina (Pt) dan emas (Au). Pemilihan logam mulia sebagai elektroda kurang menguntungkan secara ekonomis, sehingga dibutuhkan logam pengganti yang bukan logam mulia seperti paduan logam (alloy) untuk mengatasi masalah tersebut. Stainless steel adalah logam paduan dari beberapa unsur logam dengan komposisi tertentu, sehingga didapatkan sifat baru dari logam tersebut yang lebih kuat, lebih tahan terhadap korosi, dan sifat unggul lainnya. Stainless steel adalah senyawa besi yang mengandung setidaknya 10,5% kromium (Cr) untuk mencegah proses korosi (pengkaratan logam).
11
Gambar 2. Proses Pelapisan Stainless Steel oleh Kromium (Seitovirta, 2013)
Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksida kromium, lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi. Lapisan kromium ini hanya sekitar 130 Å (1 Å = 10-10 m) tebalnya. Lapisan tersebut berupa bahan film yang dapat memperbaharui dirinya sendiri. Apabila film ini hilang atau rusak (sebagaimana yang sering terjadi ketika permukaan stainless steel terkena mesin atau
tergores),
film tersebut
dapat
terbentuk
kembali dengan
sendirinya
(Seitovirta, 2013: 34). Stainless steel terbagi menjadi beberapa grade berdasarkan struktur metalurginya. Logam stainless steel yang akan digunakan pada percobaan ini adalah stainless steel tipe S-430. Stainless steel tipe S-430 merupakan salah satu tipe logam stainless steel yang banyak digunakan. Stainless steel tipe S-430 mengkombinasikan antara sifat tahan korosi dan panas, serta tahan reaksi oksidasi di atas temperatur 1500o F (816o C). Kandungan logam stainless steel tipe S-430 dapat dilihat pada Tabel 2.
12
Tabel 2. Kandungan Logam Stainless Steel Tipe S-430 Kandungan Karbon Mangan Pospor Sulfur Silikon Kromium Nikel Sumber : AK Steel Corporation (2007)
Persentase (%) 0,12 1,00 0,040 0,030 1,00 16,0-18,0 0,50
Logam stainless steel tipe S-430 merupakan tipe yang relatif baik, karena memiliki ketahanan terhadap korosi dan oksidasi yang tinggi. Selain itu, logam ini juga tahan terhadap pengaruh asam seperti asam nitrat, asam-asam organik, dan makanan
asam.
Ketahanan terhadap
oksidasi disebabkan oleh kandungan
kromium yang relatif tinggi, dengan temperatur maksimal 1500 o F (816 o C). Elektroda pada penelitian ini dibuat dari logam stainless steel yang dilapisi logam katalitik Fe, Co, dan Ni. Pelapisan ini bertujuan untuk meningkatkan efektivitas dari logam stainless steel dan menghindari korosi pada elektroda logam stainless steel. Pemilihan logam Fe, Co, dan Ni karena sifat yang dimiliki ketiga logam tersebut mirip, ukurannya relatif sama, mudah diperoleh, dan harganya yang relatif murah.
Kemiripan sifat dari ketiga logam tersebut
menyebabkan di antara logam-logam akan melakukan kompetisi untuk menempel pada stainless steel (Isana, 2012). Karakterisasi elektroda stainless steel tipe S-430 dan stainless steel/Fe-CoNi menggunakan SEM-EDX telah dilakukan oleh Isana, dkk (2012) pada penelitiannya dengan hasil komposisi Fe dan Co pada substrat stainless steel masing-masing sebesar 80,11% massa dan 0,05% massa, namun tidak terdeteksi 13
adanya Ni. Komposisi Co dan Ni pada stainless steel/Fe-Co-Ni menjadi 0,22% massa dan 0,74% massa, sedangkan komposisi Fe menjadi 57,09% massa. Hal ini menunjukkan adanya pelapisan oleh Fe, Co, dan Ni pada permukaan substrat stainless steel. Tabel 3. Data Hasil Karakterisasi GSA Elektroda
Luas permukaan spesifik (m2 /g) 6,628 6,970
Volume total pori (cm3 /g) 0,0106 0,0112
Stainless steel Stainless steel/ Fe-Co-Ni Sumber: Isana, dkk. (2012)
Jari-jari pori (Å) 15,318 15,331
Berdasarkan data tersebut, elektroda stainless steel yang telah dideposisikan Fe, Co, dan Ni memiliki luas permukaan spesifik, volume total pori, dan jari-jari pori yang relatif lebih besar dibandingkan elektroda stainless steel (Isana, dkk., 2012).
5.
Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) Mocaf merupakan kependekan dari Modified Cassava Flour atau tepung
singkong termodifikasi, yaitu tepung dari singkong yang diproses menggunakan prinsip memodifikasi sel singkong, salah satunya dengan cara fermentasi sehingga menyebabkan perubahan karakteristik tepung yang dihasilkan berupa naiknya viskositas, kemampuan gelasi, daya rehidrasi dan kemudahan melarut, warna lebih putih dan tidak berbau. Mikrobia yang mendominasi selama proses fermentasi tepung singkong ini adalah bakteri asam laktat (Risna A., 2014). Achmad Subagyo (2007) menyebutkan bahwa penggunaan bakteri asam laktat dalam memfermentasi singkong akan menghasilkan enzim pektinolitik dan sellulolitik yang dapat menghancurkan dinding sel ubi kayu sedemikian rupa 14
sehingga terjadi liberasi granula pati yang menjadikan tepung secara mikroskopi bertekstur halus. Bakteri asam laktat juga memodifikasi granular pati yang halus menjadi berlubang-lubang. Adanya lubang-lubang tersebut akan memperkuat ikatan antargranular sehingga ketika tepung singkong modifikasi (mocaf) dibuat adonan, adonan tidak akan mudah putus. Wira N.S. dkk (2013) dalam penelitiannya melakukan pemeriksaan sifat fisika dan kimia dari partikel pati singkong dan mocaf dengan hasil sebagai berikut. Tabel 4. Sifat Fisika dan Kimia Partikel Pati Singkong dan Mocaf No Parameter 1 Porositas (%) 2 Kandungan air (%) 3 Kadar amilosa (%)
Pati Singkong 35,7696 14,56 24,9285
Mocaf 40,1751 8,91 17,3571
Pati merupakan polimer dari glukosa yang dapat ditemukan di akar, rhizoma, biji, tunas, dan batang tanaman sebagai butiran mikroskopis yang memiliki bentuk dan ukuran yang karakteristik. Sekitar 20% pati merupakan amilosa yang dapat terlarut dalam air. Molekul amilosa berupa rantai linear yang terdiri dari 50.000-200.000 unit glukosa dan terikat satu sama lain melalui ikatan 1,4-glikosidik. Larutan
amilosa sebenarnya merupakan dispersi dari misel heliks
yang terhidrasi (Viswanathan, 2008: 276). Kadar amilosa tepung mocaf yang lebih sedikit dibandingkan pati singkong akan membuat tepung mocaf semakin sulit melarut dalam air. Hal ini dikarenakan amilosa merupakan fraksi terlarut dari pati (Wikanastri H., 2015). Struktur molekul dari amilosa dapat dilihat pada Gambar 3. 15
Gambar 3. Struktur Molekul Amilosa (Viswanathan, 2008)
6.
eDAQ EChem eDAQ EChem merupakan salah satu software yang digunakan untuk
mengukur,
menampilkan,
voltametri.
EChem
dan
digunakan
menganalisis untuk
data
menganalisis
eksperimen sebagian
elektroanalisis besar
teknik
voltametri, termasuk voltametri siklis, voltametri linear, dan kronoamperometri. eDAQ
memberikan berbagai perlengkapan elektrokimia, termasuk elektroda
kerja, elektroda referensi, dan elektroda kontra, sangkar dan sel Faraday. Secara umum EChem merupakan program yang disediakan khusus untuk metode voltametrik dan amperometrik. Menurut Prabowo Puranto (2010), metode voltametrik merupakan metode elektroanalisis
yang
memberi informasi tentang analit yang diperoleh dari
pengukuran arus fungsi potensial. Teknik pengukurannya dilakukan dengan cara mempolarisasikan elektroda kerja. Metode ini termasuk metode aktif karena pengukurannya berdasarkan potensial yang terkontrol. Pengukuran ini dilakukan 16
dengan menerapkan suatu potensial ke dalam sel elektrokimia, kemudian respon arus yang dihasilkan dari proses reaksi redoks diukur. Respon arus diukur pada daerah potensial yang telah ditentukan. Kemudian dibuat plot arus fungsi potensial yang disebut voltamogram. Scan tegangan dengan metode voltametri siklik menghasilkan respon arus yang spesifik. Jika respon arus fungsi scan potensial ini digambarkan, maka akan berbentuk kurva voltamogram. Kurva voltamogram ini ditunjukkan pada Gambar 4. Arus
tegangan
Gambar 4. Kurva Voltamogram Siklik Selain metode voltametrik siklik, dikenal pula voltametrik linear (linear sweep
voltammetry).
Voltametrik
linear mencakup
penentuan sinyal arus,
sedangkan untuk beda potensial antara elektroda kerja dan elektroda kontrol divariasi. Variasi beda potensial yang dibutuhkan dalam metode voltametrik dapat berupa kenaikan atau penurunan, hasil rata-rata dari masing-masing variasi beda potensial adalah konstan (University of Cambridge, 2015). Hubungan antara potensial dengan waktu dan voltamogram linear dapat dilihat pada Gambar 5.
17
tegangan
arus
a
b waktu
tegangan
Gambar 5. (a) Hubungan antara Potensial dengan Waktu dan (b) Voltamogram Linear
B.
Penelitian yang Relevan Olivares-Ramirez dkk. (2007) dan Isana (2014) telah mempelajari bahwa
stainless steel efisien digunakan sebagai elektroda pada reaksi evolusi hidrogen. Demikian juga stainless steel yang telah mengalami coating dengan logam terner (Isana dkk., 2012) maupun biner (Isana dkk., 2013) dapat digunakan sebagai elektroda pada reaksi evolusi hidrogen. Paduan logam Fe-Co-Ni yang digunakan untuk
melapisi
elektroda
stainless
steel
dengan
komposisi
Fe=57,09%,
Co=0,22%, dan Ni=0,74% dapat menghasilkan gas hidrogen dengan efisiensi sebesar 32,2 kali lebih baik dibandingkan menggunakan elektroda stainless steel saja (Isana dkk., 2012). Jabar
dan Ibrahim (2013) melakukan penelitian tentang penggunaan
elektrolit NaHCO 3 dan NaOH pada reaksi evolusi hidrogen dan menemukan bahwa penggunaan NaHCO 3 memiliki kemampuan yang lebih baik sebagai katalis dalam reaksi evolusi hidrogen
dibandingkan
18
dengan
NaOH.
Penambahan
NaHCO 3 mampu mengkatalisis proses pemecahan molekul H2 O melalui proses elektrokimia (Isana dkk., 2012 dan Isana dkk., 2013). Relevansi penelitian di atas terhadap penelitian yang dilakukan adalah elektroda yang digunakan yaitu elektroda stainless steel dan stainless steel yang dideposisi oleh logam Fe-Co-Ni dengan komposisi Fe=57,09%, Co=0,22%, dan Ni=0,74%, serta elektrolit yang digunakan adalah elektrolit NaHCO 3 dengan konsentrasi 5 gram per liter.
C.
Kerangka Berpikir Kebutuhan energi yang meningkat seiring dengan pertumbuhan populasi
dan perkembangan ekonomi dunia membuat persediaan energi fosil semakin menipis. Kebutuhan energi yang tinggi akan mempercepat penurunan persediaan energi fosil yang tidak dapat diperbarui. Oleh sebab itu, energi alternatif baru dan terbarukan menjadi perhatian. Salah satu energi alternatif dan terbarukan adalah gas hidrogen. Gas hidrogen merupakan gas paling ringan, paling melimpah di alam semesta, sangat mudah terbakar dan dapat menghasilkan sejumlah energi. Gas hidrogen dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan elektrolisis
air.
Namun,
terdapat
kesulitan
dalam
elektrolisis
air
untuk
menghasilkan gas hidrogen, terutama berkaitan dengan jenis elektrolit yang digunakan, jarak antar elektroda, morfologi permukaan elektroda (halus atau kasar), area efektif elektroda, dan adanya kemungkinan korosi pada logam yang digunakan sebagai elektroda. Oleh sebab itu, berbagai penelitian dilaksanakan
19
untuk
meningkatkan produksi gas hidrogen pada elektrolisis air, terutama
penelitian pada elektroda dan katalis yang digunakan. Pada penelitian ini, proses elektrolisis dilakukan menggunakan elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni yang dibuat menggunakan metode elektrodeposisi dengan perbandingan mol Fe, Co, dan Ni adalah 1:1:1. Elektrolit yang digunakan merupakan elektrolit basa, yaitu NaHCO 3 dengan konsentrasi 5 gram per liter, sedangkan mediator yang digunakan adalah tepung mocaf dengan komposisi 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 gram per liter. Penelitian
ini diharapkan
mampu menghasilkan gas hidrogen dengan
efisiensi produksi yang lebih baik dibandingkan dengan penelitian-penelitian terdahulu. Namun, pengaruh adanya tepung mocaf terhadap aktivitas elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni perlu diteliti lebih lanjut. Oleh karena itu, dilakukan penelitian dengan melakukan variasi terhadap konsentrasi media tepung mocaf.
20
BAB III METODE PENELITIAN
A.
Subjek dan Objek Penelitian Subjek dan objek pada penelitian ini adalah sebagai berikut.
1.
Subjek penelitian ini adalah elektroda stainless steel dan stainless steel/FeCo-Ni
2.
Objek penelitian adalah aktivitas elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni serta kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf
B.
Variabel Penelitian Variabel dalam penelitian meliputi variabel bebas, terikat, dan kontrol, yang
diuraikan sebagai berikut. 1.
Variabel bebas dalam penelitian ini adalah komposisi media tepung mocaf yang digunakan.
2.
Varibel terikat dalam penelitian ini adalah: a. Aktivitas elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni. b. Efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan.
3.
Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah laju penyapuan voltameter sebesar 50 mV/s.
21
C.
Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi:
1.
Alat-alat gelas,
2.
Tabung elektrolisis,
3.
eDAQ EChem, Bahan yang digunakan dalam penelitian meliputi:
1.
Stainless steel ferritic grades tipe S-430, ketebalan = 1,2 mm, lebar = 3 mm, dan panjang = 110 mm,
2.
Stainless steel/Fe-Co-Ni, ketebalan = 1,2 mm, lebar = 3 mm, dan panjang = 110 mm,
3.
Tepung mocaf merk Point,
4.
Asam nitrat,
5.
Aseton,
6.
NaHCO 3 p.a ,
7.
Akuades,
8.
Akuabides.
D.
Prosedur Penelitian Elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni digunakan dalam
elektrolisis air dalam suasana basa dalam media tepung mocaf. Larutan elektrolit yang digunakan adalah NaHCO 3 sebanyak 5 gram dan tepung mocaf sebagai mediator dengan massa bervariasi yang dilarutkan ke dalam 1 liter akuabides. Variasi konsentrasi tepung mocaf yang digunakan adalah sebagai berikut: 22
Tabel 5. Nama Sampel dan Variasi Konsentrasi Tepung Mocaf dalam Penelitian No. Nama Sampel Variasi konsentrasi 1. Sampel 1 0 gram/L 2. Sampel 2 1 gram/L 3. Sampel 3 2 gram/L 4. Sampel 4 3 gram/L 5. Sampel 5 4 gram/L 6. Sampel 6 5 gram/L 7. Sampel 7 6 gram/L 8. Sampel 8 7 gram/L 9. Sampel 9 8 gram/L 10. Sampel 10 9 gram/L 11. Sampel 11 10 gram/L
Elektrolisis
dan
pengukuran
efisiensi gas
hidrogen
dilakukan
secara
voltametri siklis dengan menggunakan eDAQ EChem dengan laju 50 mV/s.
E.
Teknik Analisis Data Data yang diperoleh dari penelitian ini berupa pengukuran efisiensi gas
hidrogen menggunakan eDAQ EChem. Efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan ditentukan dengan menggunakan persamaan: …………………………………….………..(1) dengan ε adalah efisiensi gas hidrogen dan ic adalah puncak arus katoda. Selain efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan, ditinjau pula efisiensi energi berupa potensial-lebih (overpotential). Potensial-lebih adalah beda potensial (tegangan) antara potensial setengah reaksi reduksi yang telah terukur secara termodinamika dan potensial pada saat reaksi reduksi-oksidasi diamati. Potensiallebih dari elektrogenerasi hidrogen dapat ditentukan menggunakan persamaan: (
) ………………………………………… (2) 23
dengan ∆E adalah potensial-lebih dari elektrogenerasi hidrogen, Eteori adalah potensial setengah reaksi hidrogen pada keadaan standar, dan Eeksperimen adalah potensial yang terukur pada saat reaksi berlangsung.
24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
Elektrolisis
H2 O
dan
pengukuran
efisiensi
produksi
gas
hidrogen
menggunakan elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni dilakukan secara voltametri siklis dengan laju penyapuan 50 mV/s, potensial awal -1000 mV dan potensial akhir 1000 mV. Larutan elektrolit yang digunakan adalah NaHCO 3 sebanyak 5 gram dan tepung mocaf dengan massa 0, 1, 2 , 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 gram yang dilarutkan ke dalam 1 liter akuabides. A. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel Elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel ferritic grades tipe S-430, dengan ketebalan 1,2 mm, lebar 3 mm dan panjang 110 mm. Hasil pengujian secara voltametri siklis dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel Katoda PotensialNama Sampel E (Volt) ic (mA) Lebih Sampel 1 (blanko) -0,8 -0,4079 0,03 Sampel 2 (mocaf 1 gram) -0,72 -0,2491 0,11 Sampel 3 (mocaf 2 gram) -0,7 -0,2706 0,13 Sampel 4 (mocaf 3 gram) -0,69 -0,2914 0,14 Sampel 5 (mocaf 4 gram) -0,71 -0,3126 0,12 Sampel 6 (mocaf 5 gram) -0,74 -0,3143 0,09 Sampel 7 (mocaf 6 gram) -0,74 -0,3063 0,09 Sampel 8 (mocaf 7 gram) -0,74 -0,1537 0,09 Sampel 9 (mocaf 8 gram) -0,71 -0,3026 0,12 Sampel 10 (mocaf 9 gram) -0,76 -0,3014 0,07 Sampel 11 (mocaf 10 gram) -0,73 -0,2984 0,1
Efisiensi
produksi
gas
hidrogen
menggunakan
persamaan
(1),
(overpotential)
elektrogenerasi hidrogen
yang
sedangkan
25
dihasilkan
ditentukan
pengukuran
ditentukan
dengan
potensial-lebih
melalui persamaan (2).
Berdasarkan kedua persamaan tersebut, dibandingkan efisiensi produksi gas hidrogen
dan
potensial-lebih
dari beberapa
sampel dengan
menggunakan
elektroda stainless steel sebagai berikut. 120
0,16 0,14
100
0,12 80
0,1
60
0,08 0,06
40
Efisiensi produksi gas hidrogen Potensial-lebih
0,04 20
0,02
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Sampel
Gambar 6. Grafik Perbandingan Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dan Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel
Berdasarkan grafik di atas, sampel dengan media tepung mocaf mengalami penurunan efisiensi produksi gas hidrogen. Hal ini menunjukkan adanya media tepung mocaf pada elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel menyebabkan efisiensi produksi gas hidrogen berkurang. Hal ini disebabkan oleh adanya covering pada permukaan elektroda yang dapat menghambat proses adsorpsi dan desorpsi ion-ion H+ pada permukaan elektroda sehingga proses elektrolisis air menjadi lebih lambat. Pada kondisi ini laju evolusi hidrogen akan menjadi lebih lambat. Berdasarkan
Gambar
6,
potensial-lebih
pada
elektrogenerasi hidrogen
mengalami fluktuasi dan tidak tentu. Elektrogenerasi hidrogen dengan potensial26
lebih tertinggi adalah sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 4 gram/L, dan sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 8 gram/L, yaitu sebesar 0,14 V dan 0,12 V. Potensial-lebih terendah adalah sampel dengan tepung mocaf 0 gram/L dan 9 gram/L, yaitu sebesar 0,03 V dan 0,07 V. Potensial-lebih yang terjadi pada elektrogenerasi hidrogen
menggunakan stainless steel relatif tinggi apabila
dibandingkan dengan elektroda perak maupun platinum. Tingginya potensiallebih
dari elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda
stainless steel
menunjukkan semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan proses pembentukan gas hidrogen. Kondisi optimum yang diharapkan pada produksi gas hidrogen, selain dapat menghasilkan gas hidrogen dengan efisiensi yang tinggi, biaya yang digunakan haruslah rendah dan menggunakan energi listrik yang lebih sedikit. Gambar 5 menunjukkan
perbandingan
efisiensi produksi dan
potensial-lebih
beberapa
sampel yang diamati selama elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel. Sampel yang memiliki efisiensi produksi yang tertinggi adalah sampel tanpa media tepung mocaf, dan potensial-lebih yang teramati merupakan yang paling rendah pula, sehingga dapat disimpulkan adanya tepung mocaf dalam sampel menyebabkan terjadinya penurunan produksi gas hidrogen dan menyebabkan tingginya potensial lebih pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan faktor efisiensi produksi dan energi, produksi gas hidrogen menggunakan elektroda stainless steel akan optimum apabila tidak terdapat tepung mocaf dalam air yang akan dielektrolisis.
27
B. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni Elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel ferritic grades tipe S-430, dengan ketebalan 1,2 mm, lebar 3 mm dan panjang 110 mm dan telah dideposisikan logam Fe, Co, dan Ni. Hasil pengujian secara voltametri siklis dapat dilihat sebagai berikut. Tabel 7. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni Nama Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel Sampel
1 (blanko) 2 (mocaf 1 gram) 3 (mocaf 2 gram) 4 (mocaf 3 gram) 5 (mocaf 4 gram) 6 (mocaf 5 gram) 7 (mocaf 6 gram) 8 (mocaf 7 gram) 9 (mocaf 8 gram) 10 (mocaf 9 gram) 11 (mocaf 10 gram)
Katoda E (Volt) ic (mA) -0,9 -0,4497 -0,91 -0,4763 -0,84 -0,4355 -0,864 -0,545 -0,83 -0,4675 -0,85 -0,4631 -0,82 -0,4246 -0,83 -0,454 -0,84 -0,5177 -0,88 -0,5325 -0,86 -0,4953
PotensialLebih -0,07 -0,08 -0,01 -0,034 0 -0,02 0,01 0 -0,01 -0,05 -0,03
Efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan ditentukan dengan menggunakan persamaan
(1),
sedangkan
pengukuran
potensial-lebih
(overpotential)
elektrogenerasi hidrogen ditentukan melalui persamaan (2). Berdasarkan kedua persamaan tersebut, dibandingkan efisiensi produksi gas hidrogen dan potensiallebih dari beberapa sampel dengan menggunakan elektroda stainless steel/Fe-CoNi sebagai berikut.
28
140
0,02 0,01 0 -0,01 -0,02 -0,03 -0,04 -0,05 -0,06 -0,07 -0,08 -0,09
120 100
80 60 40 20
0 1
2
3
4
5
6
7
8
9
Efisiensi produksi gas hidrogen Potensial-lebih
10 11
Sampel
Gambar 7. Grafik Perbandingan Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dan PotensialLebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Berdasarkan grafik di atas, adanya media tepung mocaf pada elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel yang telah terdeposisi Fe, Co, dan Ni menunjukkan peningkatan produksi gas hidrogen.
Peningkatan tertinggi
ditunjukkan pada elektrolisis menggunakan tepung mocaf sebanyak 3 gram/L dan 9 gram/L, yaitu sebesar 21,2% dan 18,5%. Pada elektrolisis menggunakan tepung mocaf dengan konsentrasi 2 gram/L dan 6 gram/L, justru menunjukkan adanya penurunan produksi gas hidrogen akibat adanya covering pada permukaan elektroda yang dapat menghambat proses adsorpsi dan desorpsi ion-ion H+ pada permukaan elektroda sehingga proses elektrolisis air menjadi lebih lambat. Berdasarkan Gambar 7, potensial-lebih yang diperoleh dari hasil penelitian dengan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni, potensial-lebih pada elektrogenerasi hidrogen mengalami fluktuasi dan tidak tentu. Elektrogenerasi hidrogen dengan potensial-lebih tertinggi adalah sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 1 29
gram/L, dan sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 0 gram/L, yaitu sebesar 0,08 V dan 0,07 V. Sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 4 gram/L dan 7 gram/L
tidak
teramati
adanya
potensial-lebih,
sedangkan
sampel dengan
konsentrasi tepung mocaf 2 gram/L, 6 gram/L dan 8 gram/L memiliki potensial sebesar 0,01 V. Potensial-lebih yang terjadi pada elektrogenerasi hidrogen menggunakan stainless steel yang telah terdeposisi Fe, Co, dan Ni relatif lebih rendah apabila dibandingkan dengan elektroda platinum, perak, maupun elektroda stainless steel yang tidak terdeposisi Fe, Co, dan Ni. Rendahnya potensial-lebih dari elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni menunjukkan semakin sedikit pula energi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan proses pembentukan gas hidrogen. Kondisi optimum yang diharapkan pada produksi gas hidrogen, selain dapat menghasilkan gas hidrogen dengan efisiensi yang tinggi, biaya yang digunakan haruslah rendah dan menggunakan energi listrik yang lebih sedikit. Gambar 6 menunjukkan
perbandingan
efisiensi produksi dan
potensial-lebih
beberapa
sampel yang diamati selama elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni. Sampel yang memiliki efisiensi produksi yang tertinggi adalah sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 3 gram/L yang meningkatkan produksi sebesar 21,19%, namun potensial-lebih yang teramati cukup tinggi (-0,034 V). Sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 8 gram/L memiliki efisiensi yang tinggi pula, yaitu dapat meningkatkan produksi gas hidrogen sebesar 15,12% dan potensial lebih -0,01 V (0,024 V lebih rendah dibandingkan sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 3 gram/L). Dengan mempertimbangkan faktor efisiensi 30
produksi dan energi, produksi gas hidrogen akan lebih efektif dengan media tepung mocaf 3 gram/L yang meningkatkan produksi sebesar 21,19% (6,07% lebih tinggi dibandingkan media tepung mocaf dengan konsentrasi 8 g/L) meskipun memiliki potensial- lebih 0,024 V lebih tinggi. Berdasarkan hasil penelitian, adanya tepung mocaf dalam sampel pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel akan menurunkan efisiensi dan menaikkan potensial-lebih, sehingga proses produksi gas hidrogen menjadi kurang efektif. Pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel/Fe-CoNi, adanya tepung mocaf akan meningkatkan efisiensi produksi gas hidrogen dan menurunkan potensial-lebih sehingga energi yang digunakan pada saat produksi gas hidrogen menjadi lebih rendah dan ekonomis.
31
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A.
Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1.
Aktivitas elektroda stainless steel pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf mengalami penurunan dibandingkan aktivitas tanpa media tepung mocaf.
2.
Aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf mengalami peningkatan dibandingkan elektrogenerasi hidrogen tanpa tepung mocaf.
3.
Kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf adalah pada: a.
Konsentrasi tepung mocaf 0
gram/L bila menggunakan elektroda
stainless steel. b.
Konsentrasi tepung mocaf 3
gram/L bila menggunakan elektroda
stainless steel/Fe-Co-Ni.
B.
Saran Berdasarkan hasil penelitian dapat disarankan:
1.
Untuk proses produksi gas hidrogen menggunakan air yang berasal dari limbah yang mengandung tepung mocaf, perlu dilakukan pengenceran atau pemekatan limbah hingga mencapai konsentrasi optimum, yaitu 3 gram/L apabila menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni. 32
2.
Elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel sebaiknya tidak menggunakan air yang mengandung tepung mocaf atau berasal dari limbah tepung mocaf.
3.
Perlu dilakukan karakterisasi lebih lanjut mengenai struktur dan ikatan dari media tepung mocaf.
4.
Perlu dilakukan teknik karakterisasi dan analisis permukaan yang lain seperti struktur kristal permukaan, dan lain-lain.
5.
Perlu dilakukan optimalisasi pH dan suhu pada saat elektrolisis.
6.
Perlu dilakukan penelitian dengan variasi konsentrasi yang lebih tinggi.
33
DAFTAR PUSTAKA AK Steel Corporation. (2007). Product Data Sheet Stainless Steel 430. Diakses dari http://www.aksteel.com/pdf/markets_products/stainless/ferritic/430_data_s heet.pdf. pada tanggal 26 September 2015, jam 18.40 WIB. Arbie Marwan Putra. (2010). Analisis Produktivitas Gas Hidrogen dan Gas Oksigen pada Elektrolisis Larutan KOH. Jurnal Neutrino (Nomor 2 Volume 2). Hlm. 141-154. Atkins, P., dan Paula J. (2006). Physical Chemistry. Great Britain: Oxford University Press. Bard, Allen J., & Faulkner, Larry R. (2001). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. New York: Wiley. Buch, Cristina G., et all. (2013). Development of Ni-Mo, Ni-W and Ni-Co Macroporous Materials for Hydrogen Evolution Reaction. Chemical Engineering Transactions (Volume 32). Hlm. 865-870. Damin Sumardjo. (2008). Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta. Jakarta: EGC. Ena Marlina, Slamet Wahyudi, & Lilis Yuliati. (2013). Produksi Brown’s Gas Hasil Elektrolisis H2 O Dengan Katalis NaHCO 3 . Jurnal Rekayasa Mesin (Nomor 1 Volume 4). Hlm. 53-58. Helmy Alian. (2010). Pengaruh Tegangan pada Proses Elektroplating Baja dengan Pelapis Seng dan Krom terhadap Kekerasan dan Laju Korosinya. Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9. Hlm. 245-252. International Energy Agency (IEA). (2013). World Energy Outlook 2013. London: International Press. Isana SYL. (2010). Perilaku sel elektrolisis air dengan elektroda stainless steel. Prosiding Seminar Nasional Kimia UNY. Yogyakarta : FMIPA UNY. Isana SYL, Wega Trisunaryanti, Agus Kuncaka, & Triyono. (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.
34
Isana SYL, Wega Trisunaryanti, Agus Kuncaka, & Triyono. (2013). Studies on the Hydrogen Evolution Reaction on Fe-Co/Stainless Steel, FeNi/Stainless Steel, Co-Ni/ Stainless Steel Electrodes. International Post Graduate Conference on Science and Mathematics 2013. Malaysia. Isana SYL. (2014). Voltamogram Stainless Steel pada Elektrolisis Air dalam Suasana Basa. Prosiding. Seminar Nasional. Yogyakarta: FMIPA UNY. Jabar, S. N., & Ibrahim, M. Z. (2013). The Effect of NaHCO 3 as Catalyst via Electrolysis. Natural Resources 4. Hlm. 65-68. Kandah, Munther Issa. (2014). Enhancement of Water Electrolyzer Efficiency. Journal of Energy Technologies and Policy (Nomor 11 Volume 4). Hlm. 1-9. Kementerian ESDM. (2012). Kajian Energi Indonesia Outlook. Diakses dari http://www.esdm.go.id/batubara/doc_download/1443-kajian-indonesiaenergy-outlook.html. pada tanggal 8 Juni 2015, jam 15.30 WIB. Leonard, Kevin C., Anderson, M. Isabel, & Anderson, Marc A. (2012). Nanoporous Oxide Coatings on Stainless Steel to Enable Water Splitting and Reduce The Hydrogen Evolution Overpotential. International Journal Of Hydrogen Energy 37. Hlm. 18654-18660. Olivares-Ramirez, J.M., et all. (2007). Studies on the Hydrogen Evolution reaction on Different Stainless, Int. J. Hydrogen Energy 32. Hlm. 31703173. Oxtoby, et all. (2003). Prinsip-Prinsip Kimia Modern Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta: Erlangga. Prabowo Puranto. (2010). Pengembangan Instrumen Pengkarakterisasi Sensor Elektrokimia Menguunakan Metode Voltametri Siklik. Ilmu Pengetahuan dan Teknologi TELAAH (Volume 28). Hlm. 20-28. Risna Ardhayanti. (2014). Tepung Singkong Termodifikasi (Mocaf), Bahan Pangan Lokal untuk Subtitusi Terigu. Diakses dari http://bbppbatangkaluku.com/bbpp/index.php/artikel/artikel-pertanian/308-tepungmocaf. pada tanggal 26 September 2015, jam 09.00 WIB. Rusdalena. (2011). Pelapisan Nikel pada Baja Karbon Rendah dengan Metode Elektroplating sebagai Anti Korosi. Skripsi. Diakses dari http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/29125. pada tanggal 10 Juni 2015, jam 15.30 WIB.
35
Saito, Taro. (2004). Buku Teks Kimia Anorganik Online. Tokyo: Iwanami Shoten Publisher. Seitovirta, Mika. (2013). Handbook of Stainless Steel. Finlandia: Outokumpu Oyj. Subagio, A. (2007). Industrialisasi Modified Cassava Fluor (Mocaf) sebagai Bahan Baku Industri Pangan untuk Menunjang Diversifikasi Pangan Pokok Nasional. Jember: Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Jember. Subbaraman, Ram, et al. (2012). Trends in Activity for The Water Electrolyser Reactions on 3D M(Ni,Co,Fe,Mn) hydr(oxy)oxide catalysts. Nature Materials (Volume 11). Hlm. 550-557. Sudirman Said. (2014). Outlook Energi Indonesia 2014. Jakarta: Biro Fasilitasi Kebijakan Energi dan Persidangan. Sugiyarto, K. H. (2004). Kimia Anorganik I. Yogyakarta: JICA. Universty of Cambridge. (2015). Linear Sweep and Cyclic Voltametry. Diakses dari http://www.ceb.cam.ac.uk/research/groups/rg-eme/teachingnotes/linear-sweep-and-cyclic-voltametry-the-principles. pada tanggal 12 Juli 2015, jam 13.00 WIB. Viswanathan, B. (2008). Synthetic Strategies in Chemistry. Madras: Indian Institute of Technology. Wikanastri H., Sri Sinto D., dan Andri Cahyo K. (). Sifat Fisikokimia dan Organoleptik Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) dengan Fermentasi Menggunakan Ekstrak Kubis. The 2nd University Research Coloquium (tahun 2015). Hlm. 10-17. Wira N. S., Auzal H., dan Henny L. (2013). Uji Sifat Fisikokimia Mocaf (Modified Cassava Flour) dan Pati Singkong Termodifikasi untuk Formulasi Tablet. Jurnal Farmasi Indonesia (Nomor 3 Volume 6). Hlm. 129-137.
36
LAMPIRAN
37
Lampiran 1. Diagram Alir Proses 1. Elektrodeposisi Fe-Co-Ni pada Substrat Stainless Steel H3 BO 3 1,5 gram, sakarin 0,1 gram, 4 mL Larutan
4 mL Larutan
4 mL Larutan
NaCl 2 gram, dan
Fe2+ 0,01 M
Co2+ 0,01 M
Ni2+ 0,01 M
NH4 Cl 2 gram
Dimasukkan dalam botol voltametri dan diaduk
Memasang elektroda kerja (stainless steel), kontra (platina) dan referensi (Ag/AgCl) pada botol voltametri.
Voltametri linear dengan laju penyapuan 50 mV/s
Karakterisasi menggunakan eDAQ EChem, SEM-EDX, dan GSA
38
2. Elektrolisis H2 O dan Mengukur Efisiensi Gas Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel Tepung mocaf (0, 1, 2, 3, 4,
NaHCO 3
5, 6, 7, 8, 9, atau 10 gram)
5 gram
Dilarutkan dalam 1 L akuabides
5 mL larutan dimasukkan dalam botol voltametri
Memasang elektroda kerja (stainless steel), kontra (platina) dan referensi (Ag/AgCl) pada botol voltametri.
Voltametri siklis dengan laju penyapuan 50 mV/s
39
3. Elektrolisis H2 O dan Mengukur Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni Tepung mocaf (0, 1, 2, 3, 4,
NaHCO 3
5, 6, 7, 8, 9, atau 10 gram)
5 gram
Dilarutkan dalam 1 L akuabides
5 mL larutan dimasukkan dalam botol voltametri
Memasang elektroda kerja (stainless steel/Fe-Co-Ni), kontra (platina) dan referensi (Ag/AgCl) pada botol voltametri.
Voltametri siklis dengan laju penyapuan 50 mV/s
40
Lampiran 2. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel
anodik
katodik
Gambar 8. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana Basa Tanpa Media Tepung Mocaf
b
a
anodik
anodik
katodik
katodik
c
d
anodik
anodik
katodik
katodik
41
e
f
anodik
anodik
katodik
katodik
g
h
anodik
anodik
katodik
katodik
i
j anodik
anodik
katodik
katodik
Gambar 9. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf Sebanyak (a) 1 gram, (b) 2 gram, (c) 3 gram, (d) 4 gram, (e) 5 gram, (f) 6 gram, (g) 7 gram, (h) 8 gram, (i) 9 gram,dan (j) 10 gram per liter air
42
Lampiran 3. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
anodik
katodik
Gambar 10. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam Suasana Basa Tanpa Media Tepung Mocaf
b
a
anodik
anodik
katodik
katodik
d
c
anodik
anodik
katodik
katodik
43
f
e
anodik
anodik
katodik
katodik
h
g
anodik
anodik
katodik
katodik
i
j anodik
anodik
katodik
katodik
Gambar 11. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf Sebanyak (a) 1 gram, (b) 2 gram, (c) 3 gram, (d) 4 gram, (e) 5 gram, (f) 6 gram, (g) 7 gram, (h) 8 gram, (i) 9 gram,dan (j) 10 gram per liter air
44
Lampiran 4. Efisiensi dan Potensial-Lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen Tabel 8. Efisiensi dan Potensial-Lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni Stainless Steel Stainless steel/Fe-Co-Ni Nama Sampel Efisiensi Potensial Efisiensi Potensial(%) -lebih (%) lebih Sampel 1 (blanko) 100,00 0,03 100,00 -0,07 Sampel 2 (mocaf 1 gram) 61,07 0,11 105,92 -0,08 Sampel 3 (mocaf 2 gram) 66,34 0,13 96,84 -0,01 Sampel 4 (mocaf 3 gram) 71,44 0,14 121,19 -0,034 Sampel 5 (mocaf 4 gram) 76,64 0,12 103,96 0 Sampel 6 (mocaf 5 gram) 77,05 0,09 102,98 -0,02 Sampel 7 (mocaf 6 gram) 75,09 0,09 94,42 0,01 Sampel 8 (mocaf 7 gram) 37,68 0,09 100,96 0 Sampel 9 (mocaf 8 gram) 74,18 0,12 115,12 -0,01 Sampel 10 (mocaf 9 gram) 73,89 0,07 118,41 -0,05 Sampel 11 (mocaf 10 gram) 73,16 0,1 110,14 -0,03 Perhitungan efisiensi produksi gas hidrogen yang dihasilkan ditentukan dengan menggunakan persamaan:
Perhitungan
potensial-lebih
dari
elektrogenerasi
menggunakan persamaan: (
)
45
hidrogen
ditentukan
