FIS

FILTRASI JERUK NIPIS YANG DITAMBAHKAN NaCl + Na-EDTA SEBAGAI ELEKTROLIT BATERAI DENGAN CHARGER SOLAR CELL

TESIS

Oleh MORANAIN MUNGKIN 117026032/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

Universitas Sumatera Utara

FILTRASI JERUK NIPIS YANG DITAMBAHKAN NaCl + Na-EDTA SEBAGAI ELEKTROLIT BATERAI DENGAN CHARGER SOLAR CELL

TESIS

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Magister Sains dalam Program Studi Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Oleh MORANAIN MUNGKIN 117026032/FIS

SEKOLAH PASCASARJANA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014


PENGESAHAN TESIS Judul Tesis

: FILTRASI JERUK NIPIS YANG DITAMBAHKAN NaCl + Na-EDTA SEBAGAI ELEKTROLIT BATERAI DENGAN CHARGER SOLAR CELL Nama Mahasiswa : MORANAIN MUNGKIN Nomor Induk Mahasiswa : 117026032 Program Studi : Magister Fisika Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara

Menyetujui, Komisi Pembimbing

(Dr. Tulus Ikhsan Nst, M.Sc) Ketua

Ketua Program Studi,

(Dr. Nasruddin MN, M. Eng.Sc) NIP 195507061981021002

(Dr. Nasruddin MN, M. Eng.Sc) Anggota

Dekan,

(Dr. Sutarman, M.Sc)Prof. NIP 196310161991031001

Tanggal lulus: 5 Nopember 2014


Telah diuji pada Tanggal: 5 Nopember 2014

PANITIA PENGUJI TESIS Ketua Anggota

: Dr. Tulus Ikhsan Nst, M.Sc : 1. Dr. Nasruddin MN, M. Eng.Sc 2. Prof. Dr. Eddy Marlianto, M.Sc 3. Dr. Bisman Perangin-angin, M.Eng.Sc 4. Dr. Kerista Sebayang, M.S


PERNYATAAN

Judul Tesis “ FILTRASI JERUK NIPIS

YANG DITAMBAHKAN NaCl + Na-EDTA SEBAGAI ELEKTROLIT BATERAI DENGAN CHARGER SOLAR CELL” Dengan ini penulis menyatakan bahwa tesis ini disusun sebagai syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara adalah benar merupakan hasil karya penulis sendiri. Adapun pengutipan-pengutipan yang penulis lakukan pada bagian-bagian tertentu dari hasil karya orang lain dalam penulisan tesis ini, telah penulis cantumkan sumbernya secara jelas sesuai dengan norma, kaidah, dan etika penulisan ilmiah. Apabila di kemudian hari ternyata ditemukan seluruh atau sebagian tesis ini bukan hasil karya penulis sendiri atau adanya plagiat dalam bagian-bagian tertentu, penulis bersedia menerima sanksi pencabutan gelar akademik yang penulis sandang dan sanksi-sanksi lainnya sesuai dengan peraturan perundangan yang berlaku.

Medan, 5 Nopember 2014 Penulis,

Moranain Mungkin


FILTRATION OF LEMON ADDED NaCl + Na-EDTA AS AN ELECTROLYTE BATTERY WITH SOLAR CELL CHARGER

ABSTRACT Has done research on the study of filtration of lemon added NaCl+ Na-EDTA as an electrolyte batteries. During this time the battery electrolyte used H 2 SO 4 . Because the H 2 SO 4 result in itching and sores, even are toxic to the body when inhaled, so I am looking for an environmentally friendly alternative to the electrolyte of a vegetable by using lemon water filtration (FJN) so voltage up to gained 7.40 Volts while the electrolyte Grade up to 12 Volts. To be continued in the future how can enhance the characteristics of electrolyte FJN so to equal the electrolyte H 2 SO 4 . Keywords : Filtration of Lemon, Lemon Batteries, Battery Electrolyte Alternative.

i


KATA PENGANTAR

Bismillahirrahmanirrahim, Syukur Alhamdulillah penulis Panjatkan atas kehadirat ALLAH SWT dan karena dengan limpahan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga Tesis ini dapat diselesaikan. Dengan selesainya Tesis ini, saya mengucapkan terima kasih sebesarbesarnya kepada: 1.

Bapak

Prof.Dr.

dr.

Syahril

Pasaribu,

DTM&H,M.Sc,

(CTM),

Sp.A(K)selaku Rektor Universitas Sumatera Utara. 2.

Bapak Dr. Sutarman, M.Sc, selaku Dekan Fakultas Matematika Ilmu Pengetahuan Alam, yang telah memberi kesempatan kepada penulis menjadi mahasiswa program Magister Ilmu Fisika pada Sekolah Pascasarjana FMIPA Universitas Sumatera Utara.

3.

Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng, Sc, sebagai Ketua Program Studi Magister Fisika, Bapak Dr. Anwar Darma Sembiring,MS, sebagai Sekretaris Program Studi MagisterFisika beserta seluruh Staf Pengajar pada Program Studi Fisika Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara. Terimakasih yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi-tingginya

saya ucapkan kepada Bapak Dr. Tulus Ikhsan Nst, M.Sc selaku Pembimbing I yang dengan penuh perhatian dan telah memberikan dorongan dan bimbingan, demikian juga kepada Bapak Dr. Nasruddin MN, M.Eng, Sc selaku Pembimbing II yang dengan penuh kesabaran menuntun dan membimbing saya hingga selesainya penelitian ini. Kepada Ayahanda almAchmad Murad Harianjadan BundaRosmala Deli Harahap, serta istriku tercinta Syaiyidinna Sari Ayu, ST, kakanda Arfan Budiman, ST, dan seluruh keluargaku yang memberikan semangat dan dorongan bagi saya dalam menyelesaikan pendidikan pada Program Studi Fisika Universitas Sumatera Utara. Ucapan terimakasih atas nasehat dan dukungannya kepada Ketua Yayasan Pendidikan Haji Agus Salim UMA Bapak Drs. H. Erwin Siregar, MBA.

ii


Kawan-kawan Program Studi Fisika Universitas Sumatera Utara angkatan 2011 yang telah memberikan bantuan dan dorongan kepada saya, Pegawai Biro Administrasi Sekolah Pascasarjana USU Medan yang telah memperlancar administrasi selama penulis menempuh pendidikan, dan berbagai pihak yang banyak membantu saya yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Dengan segala kerendahan hati, tulisan ini masih mempunyai kekurangan, namun penulis berharap dapat memberikan manfaat sebagai bahan referensi dan untuk keperluan pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 5 Nopember 2014

Moranain Mungkin

iii


RIWAYAT HIDUP

DATA PRIBADI Nama Lengkap berikut Gelar

: Moranain Mungkin, ST

Tempat dan Tanggal Lahir

: Padang Sidimpuan, 2 Juli 1986

Alamat Rumah

: Jalan Kolam No. 1 Komp. UMA Medan

Estate, Medan Telepon/Faks/HP

: 0813 9683 4847

Instansi Tempat Bekerja

: Universitas Medan Area

Alamat Kantor

: Jalan Kolam No. 1 Komp. UMA Medan Estate, Medan

Telepon/Faks/HP

: (061) 736878

DATA PENDIDIKAN SD

: SD Negeri 5 P. Sidimpuan

Tamat : 1999

SMP

: SMP Negeri 6 P. Sidimpuan

Tamat : 2002

SMK

: SMK Negeri 2 P. Sidimpuan

Tamat : 2005

Srata-1

: Universitas Medan Area

Tamat : 2009

Strata-2

: Program Studi Magister Fisika Sekolah Pasca Sarjana USU Medan

iv

Tamat : 2014


DAFTAR ISI

Halaman ABSTRAK .................................................................................................... i ABSTRACT ................................................................................................... ii KATA PENGANTAR .................................................................................. iii RIWAYAT HIDUP ...................................................................................... v DAFTAR ISI ................................................................................................. vi DAFTAR TABEL ........................................................................................ ix DAFTAR GAMBAR .................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................ xiv BAB I

PENDAHULUAN ........................................................................ 1.1. Latar Belakang ..................................................................... 1.2. Perumusan Masalah ............................................................. 1.3. Batasan Masalah .................................................................. 1.4. Tujuan Penelitian ................................................................. 1.5. Manfaat Penelitian ...............................................................

1 1 2 3 3 4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA .............................................................. 2.1. Analisis Kualitatif ................................................................ 2.2. Unsur dan Penggolongannya ............................................... 2.2.1. Unsur Logam dan Nonlogam ................................... 2.3. Jenis-jenis Senyawa ............................................................. 2.3.1. Oksida....................................................................... 2.3.2. Asam dan Basa ......................................................... 2.4. Garam ................................................................................... 2.5. Garam Kompleks dan Garam Rangkap................................ 2.6. Reaksi-reaksi Penggaraman ................................................. 2.6.1. NaCl ......................................................................... 2.7. Reaksi Ionisasi ..................................................................... 2.7.1. Reaksi Ionisasi Elektrolit Kuat ................................. 2.7.2. Reaksi Ionisasi Elektrolit Lemah ............................. 2.8. Elektronegativitas dan Energi Ionisasi ................................. 2.9. Senyawa Kompleks .............................................................. 2.10. Teori Dasar pH ..................................................................... 2.10.1. Dasar Pengukuran Derajat Keasaman ...................... 2.11. Hubungan Tingkat Keasaman dengan pH............................ 2.12. Filtrasi Jeruk Nipis ............................................................... 2.13. Baterai .................................................................................. 2.13.1. Reaksi Kimia pada Baterai ....................................... 2.14. Aki Kendaraan ..................................................................... 2.15. Buah Jeruk Nipis .................................................................. 2.15.1. Kandungan dan Manfaat Jeruk Nipis ....................... 2.15.2. Asam Sitrat pada Jeruk Nipis ................................... 2.15.3. Sifat Fisis dan Kimia Asam Sitrat ............................ 2.16. Baterai Jeruk Nipis sebagai Sel Volta ..................................

5 5 5 8 8 8 9 13 17 18 22 24 26 27 27 29 29 30 33 34 34 37 38 39 40 42 44 44

v


2.17. Na-EDTA ............................................................................. 46 2.18. Sel Surya .............................................................................. 47 2.18.1. Proses Pembangkitan Arus pada Solar Sel ............... 51 BAB III METODOLOGI PENELITIAN................................................. 3.1. Metode Eksperimen ............................................................. 3.2. Metode Pengolahan dan Analisis Data ................................ 3.3. Persiapan Alat dan Bahan .................................................... 3.3.1. Alat ........................................................................... 3.3.2. Bahan ........................................................................ 3.3.3. Model Sampel .......................................................... 3.4. Langkah Kerja ...................................................................... 3.4.1. Proses Pembuatan Bahan ......................................... 3.5. Proses Pencampuran ............................................................ 3.5.1. Pencampuran FJN dengan Larutan NaCl ................. 3.6. Proses Pemasukan Sampel ke dalam Baterai ....................... 3.7. Proses Pengujian .................................................................. 3.8. Diagram Alir Penelitian .......................................................

52 52 52 53 53 54 54 54 54 55 56 56 57 58

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................... 4.1. Hasil Pengukuran Nilai pH Elektrolit FJN........................... 4.1.1. Hasil Pengukuran Baterai Elektrolit FJN (Kondisi Setelah Elektrolit FJN Dimasukkan ke dalam Baterai) ................................ 4.1.2. Hasil Pengukuran Baterai Elektrolit FJN (Kondisi Dibebani) ................................................... 4.1.3. Hasil Pengujian Recharge Baterai FJN (Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC dengan Adaptor 12 VDC/2 A) ................................. 4.1.4. Hasil Pengujian Recharge Baterai FJN (Menggunakan Sumber Listrik SolarCell PWM SCC 12 VDC/1 A) .......................................... 4.2. Hasil Pengukuran Nilai pH Elektrolit (FJN + NaCl) ........... 4.2.1. Hasil Pengukuran Baterai (Kondisi setelah Elektrolit FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA Dimasukkan ke dalam Baterai)............... 4.2.2. Hasil Pengukuran Baterai Elektrolit FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA (Kondisi Dibebani) ....... 4.2.3. Hasil dan Pembahasan terhadap Recharge Baterai Elektrolit FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA (Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC/ Adaptor 12 VDC/2 A) .............................................. 4.2.4. Hasil Pengujian Recharge Baterai Elektrolit FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA (Menggunakan Sumber Listrik SolarCell) ............... 4.3. Hasil dan Pembahasan Baterai Elektrolit H 2 SO 4 ................ 4.4. Grafik Perbandingan Baterai Elektrolit FJN, FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA, dan H 2 SO 4 ...................

59 59

vi

61 66

70

73 74

79 82

85

87 89 95


BAB V

HASIL DAN KESIMPULAN ..................................................... 100 5.1 Kesimpulan .......................................................................... 100 5.2 Saran .................................................................................... 101

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................... 102 LAMPIRAN .................................................................................................. 104

vii


DAFTAR TABEL

No.

Judul

Halaman

2.1.

Pembagian Jumlah Unsur ...................................................................

6

2.2.

Periodik Unsur....................................................................................

7

2.3.

Sifat Fisika Unsur Logam dan Nonlogam ..........................................

8

2.4.

Sifat Kimia Unsur Logam dan Nonlogam..........................................

8

2.5.

Teori Asam dan Basa ......................................................................... 12

2.6.

Bilangan Oksidasi .............................................................................. 16

2.7.

Sifat NaCl ........................................................................................... 24

2.8.

Jenis Asam.......................................................................................... 41

2.9.

Sifat Asam Sitrat ................................................................................ 43

3.1.

Pencampuran Filtrasi Jeruk Nipis + Larutan NaCl ............................ 56

4.1.

Nilai pH Elektrolit FJN dengan Beberapa Kali Penyaringan ............. 59

4.2.

Nilai Tegangan untuk Baterai Elektrolit FJN (Kondisi Baterai tanpa Beban) ........................................................... 61

4.3.

Nilai Tegangan untuk Baterai Elektrolit FJN (Kondisi Baterai Dibebani) ................................................................ 67

4.4.

Data Hasil Pengujian Recharge Baterai FJN Sumber Listrik PLN .... 70

4.5.

Perbedaan Senyawa Organik dan Nonorganik ................................... 72

4.6.

Data Hasil Pengujian Recharge Baterai FJN Sumber Listrik SolarCell ................................................................... 73

4.7.

pH Elektrolit FJN Murni + NaCl (Sebelum Dibebani) ...................... 75

4.8.

Tegangan Baterai Elektrolit FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA (Kondisi Belum Dibebani) ................................................................. 79

4.9.

Tegangan dengan Beban Lampu 12V, 8W untuk Baterai Elektrolit FJN Murni + NaCl + Na-EDTA......................................... 83

viii


4.10. Data Hasil Pengujian Recharge Baterai FJN + NaCl + Na-EDTA (Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC/12 VDC/2 A) ........... 85 4.11. Data Hasil Pengujian Recharge Baterai FJN + NaCl + Na-EDTA (Menggunakan Sumber Listrik SolarCell/12 VDC/1 A ..................... 87 4.12. Nilai pH Sebelum Dimasukkan ke dalam Baterai .............................. 89 4.13. Tegangan tanpa Beban untuk Baterai Elektrolit H 2 SO 4 .................... 89 4.14. Tegangan dengan Beban Lampu 12 V, 8 W untuk Baterai Elektrolit H 2 SO 4 .......................................................... 91 4.15. Data Hasil Pengujian Recharge Baterai Elektrolit H 2 SO 4 (Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC/12 VDC/2 A) .......... 92 4.16. Hasil Pengujian Recharge Baterai Elektrolit H 2 SO 4 ......................... 94

ix


DAFTAR GAMBAR

No.

Judul

Halaman

2.1.

Garam Dapur (NaCl) .......................................................................... 23

2.2.

Skala Derajat Ionisasi ......................................................................... 25

2.3.

Nilai Keelektronegatifan Unsur ......................................................... 28

2.4.

AKI Basah Merek Vios ...................................................................... 35

2.5.

Buah Jeruk Nipis ................................................................................ 40

2.6.

Struktur EDTA ................................................................................... 46

2.7.

Bentuk Fisik Na-EDTA ...................................................................... 47

2.8.

Panel Solar Cell Monokristalin .......................................................... 48

2.9.

Solar Cell Multikristalin..................................................................... 48

2.10. Solar Cell Omorphous ........................................................................ 49 2.11. SolarCellGalliumArsenide ................................................................. 49 3.1.

Spesifikasi SolarCell .......................................................................... 53

3.2.

Proses Penyaringan Air Jeruk Nipis .................................................. 55

3.3.

Diagram Alir Penelitian ..................................................................... 58

4.1.

Grafik Nilai pH FJN -Vs- Jumlah Penyaringan (Kondisi Elektrolit Belum Dimasukkan ke dalam Baterai) ............... 60

4.2.

Grafik Tegangan -Vs- Waktu untuk Baterai Elektrolit FJN (Kondisi tanpa Beban) ........................................................................ 62

4.3.

Grafik Tegangan -Vs- Waktu untuk Baterai Elektrolit FJN (Kondisi Dibebani) ............................................................................. 67

4.4.

Rantai Struktur Reaksi Pb + C 6 H 8 O 7 ................................................ 69

4.5.

Rantai Struktur Reaksi PbO 2 + C 6 H 8 O 7 ............................................ 70

4.6.

Nilai Tegangan -Vs- Waktu untuk Kondisi Recharge Baterai

x


Elektrolit FJN Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC, Adaptor 12 VDC/ 2 A ....................................................................... 71 4.7.

Nilai Tegangan -Vs- Waktu untuk Kondisi Recharge Baterai Elektrolit FJN Menggunakan Sumber Listrik SolarCell, Adaptor 12 VDC/1A .......................................................................... 73

4.8.

Grafik Nilai pH -Vs- Jumlah Molaritas Larutan NaCl (Kondisi Elektrolit sebelum Dimasukkan ke dalam Baterai) ............. 76

4.9.

Grafik Tegangan -Vs- Waktu untuk Baterai Elektrolit FJN + NaCl + Na-EDTA (Kondisi tanpa Beban) .............................. 80

4.10. Tegangan -Vs- Waktu untuk Baterai Elektrolit FJN + NaCl + Na-EDTA (Kondisi Dibebani).................................... 83 4.11. Nilai Tegangan -Vs- Waktu untuk Kondisi Recharge Baterai Elektrolit FJN + NaCl + Na-EDTA Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC, Adaptor 12 VDC/2 A ................................... 86 4.12. Nilai Tegangan -Vs- Waktu untuk Kondisi Recharge Baterai Elektrolit FJN + NaCl + Na-EDTA Menggunakan Sumber Listrik SolarCell, Adaptor 12 VDC/1 A ........................................... 88 4.13. Grafik Nilai Tegangan -Vs- Baterai Elektrolit Baterai H 2 SO 4 (Kondisi tanpa Beban) ............................................... 90 4.14. Grafik Nilai Tegangan -Vs- Baterai Elektrolit H 2 SO 4 (Kondisi Dibebani) ............................................................................. 91 4.15. Grafik Nilai Tegangan Pengisian Baterai -Vs- Waktu untuk Baterai Elektrolit H 2 SO 4 Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC/Adaptor 12 VDC/2 A ............................................... 93 4.16. Grafik Nilai Tegangan Pengisian Baterai -Vs- Waktu untuk Baterai Elektrolit H 2 SO 4 Menggunakan Sumber Listrik SolarCell /PWM SCC/12VDC/1 A .................................................... 95 4.17. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Keluaran Masing-masing Baterai -Vs- Waktu (Kondisi tanpa Beban) ....................................... 96 4.18. Grafik Hasil Pengujian Tegangan Keluaran Masing-masing Baterai -Vs- Waktu (Kondisi Dibebani)............................................. 96 4.19. Grafik Tegangan Pengisian Masing-masing Baterai -Vs- Waktu Menggunakan Sumber Listrik PLN 220 VAC/12 VDC/2A ............................................................... 97

xi


4.20. Grafik Tegangan Pengisian Masing-masing Baterai -Vs- Waktu Menggunakan Sumber Listrik SolarCell/PWMSCC/12 VDC/1 A ..................................................... 97

xii


DAFTAR LAMPIRAN

No.

Judul

Halaman

1.

pH Meter Digital ................................................................................ 104

2.

BeakerGlass ....................................................................................... 104

3.

Erlenmeyer ......................................................................................... 104

4.

Corong Kaca ....................................................................................... 105

5.

Gelas Ukur.......................................................................................... 105

6.

Corong Pisah ...................................................................................... 105

7.

Kertas Saring ...................................................................................... 106

8.

Multimeter dan Baterai Basah Merek Vios ........................................ 106

9.

Lampu 12 Volt/12 Watt...................................................................... 106

10.

PWMSolarChargeController ............................................................. 107

11.

Spesifikasi PWMSolarChargeController ........................................... 107

12.

SolarCell............................................................................................. 107

13.

Spesifikasi SolarCell .......................................................................... 107

14.

Bola Lampu SolarCell ........................................................................ 107

15.

Spesifikasi Lampu SolarCell .............................................................. 107

16.

Buah Jeruk Nipis ................................................................................ 108

17.

NaCl ................................................................................................... 108

18.

Na-EDTA ........................................................................................... 108

19.

Sampel FJN dengan Pengendapan Corong Pisah ............................... 109

20.

Sampel FJN Satu Kali Penyaringan dengan Kertas Saring ................ 109

21.

Sampel FJN Empat Kali Penyaringan Kertas Saring ......................... 109

xiii


22.

Baterai FJN Murni sebelum Dibebani ................................................ 110

23.

Baterai FJN Murni sesudah Dibebani ................................................ 110

24.

Baterai FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA sebelum Dibebani ............ 110

25.

Baterai FJN + Larutan NaCl + Na-EDTA sesudah Dibebani ............ 110

xiv


FIS

Recommend Documents