TESIS TM 092501
KOMPARASI PENGHASILAN HHO PADA GENERATOR SISTEM BASAH (WET) DENGAN ELEKTRODA BENTUK KERUCUT DAN PLAT DATAR TERPASANG HORISONTAL SAHARUDDIN NRP. 2112202012 Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono Kawano, M.Eng.Sc PROGRAM MAGISTER BIDANG KEAHLIAN REKAYASA KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014
TESIS TM 092501
COMPARISON THE HHO PRODUCTION OF WET SYSTEM GENERATOR WITH CONICAL SHAPED ELECTRODE AND FLAT PLAT ELECTRODE WITH HORIZONTALLY SET UP SAHARUDDIN NRP. 2112202012 Academic Advisor: Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono Kawano, M.Eng.Sc
MASTER PROGRAM CONVERSION OF ENERGY ENGINEERING MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT FACULTY OF INDUSTRIAL TECHNOLOGY INSTITUTE TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2014
KOMPARASI PENGHASILAN HHO PADA GENERATOR SISTEM BASAH (WET) DENGAN ELEKTRODA BENTUK KERUCUT DAN PLAT DATAR TERPASANG HORISONTAL Nama NRP Dosen Pembimbing
: Saharuddin : 2112202012 : Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K., M.Eng.Sc ABSTRAK
Teknologi pemanfaatan gas HHO (Brown’s Gas) telah banyak dilakukan dalam upaya mencari pengganti energi fosil, beberapa peneliti sudah melakuakn penelitian untuk mengubah air menjadi HHO untuk menghasilkan energi terbarukan dengan cara yang bervariasi, untuk itu perlu penelitian lebih lanjut mengenai lajuproduksi gas HHO dari generator HHO dengan elektroda bentuk kerucut dan elektroda bentuk plat datar dengan dimensi luasan yang sama. Pengujian ini dilakukan secara eksperimental menggunakan generator gas HHO dengan sistem basah (wet) berdimensi 90 mm x 90 mm x 1.5 mm, Sebagai elektroda digunakan baja SS 316 L dengan geometri kerucut dan plat datar dan digunakan sebagai katalis adalah KOH 1 gram, 3 gram, 5 gram dalam 1 liter aquades. Generator HHO diuji karakteristiknya, yaitu laju produksi gas HHO, konsumsi daya listrik, temperatur dan efisiensi energi dari alat. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju produksi gas HHO terbesar dihasilkan pada generator HHO dengan elektroda bentuk kerucut dengan konsentrasi larutan elektrolit 5 gram KOH/liter Aquades sebesar 0,460469 gram/menit. sedangkan laju produksi gas HHO pada generator HHO dengan elektroda bentuk plat datar sebesar 0,334887 gram/menit, perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menaikan laju produksi gas HHO sebesar 0,125582 gram/menit artinya terjadi kenaikan sebesar 37,49%. Temperatur larutan elektrolit yang dihasilkan mencapai 75 oC pada generator HHO dengan elektroda bentuk plat datar sedangkan elektroda bentuk kerucut mencapai 71 oC. perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menurunkan temperatur larutan sekitar 5,3 %. Efisiensi pada generator HHO bentuk kerucut sebesar 50,73 % lebih baik dari bentuk plat datar yaitu sebesar 36,3%. dan Komsumsi daya pada generator HHO elektroda bentuk plat datar sebesar 381,6 Watt lebih kecil dari pada generator HHO elektroda bentuk kerucut yaitu sebesar 396 Watt pada waktu yang sama. Kata Kunci : Brown’s Gas (gas HHO) sistem basah, elektroda bentuk kerucut, elektroda bentuk plat datar , laju produksi gas HHO.
iv
COMPARISON THE HHO PRODUCTION OF WET SYSTEM GENERATOR WITH CONICAL SHAPED ELECTRODE AND FLAT PLAT ELECTRODE WITH HORIZONTALLY SET UP Name NRP Academic Advisor
: Saharuddin : 2112202012 : Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K., M.Eng.Sc ABSTRACT
The Technology of HHO gas (Brown’s Gas) exploitation has been applied so often to fined an alternative for fossil fuel. some researchers have conducted research to convert water into HHO in many various ways, resulting in renevuable energy. Therefore, further research is badly needed especially on the rate of HHO gas production from HHO generator with conical electrode and generator with flat plate electrode, in the same width dimension. The test is done experimentally using wet system HHO gas generator, 90 mm x 90 mm x 1,5 mm in dimension. conical shaped SS 316 L steel and flat plate are used as the electrode, where as KOH 1 gr, 3 gr, 5 gr in 1 liter of aquades are used as the catalyst. The HHO generator is tested for the following characteristic : the production rate of HHO gas, electric power consumption, the temperature and the energy efficiency of the equipment. The research shows that a bigger production rate of HHO is resulted from HHO generator with the conical shaped electrode and the concentration of electrolit solution of 5 gr KOH/liter Aquades, resulting in 0,460469 gr/minute. whereas the production rate of HHO gas with the flat plate electrode is 0,334887 gr/minute, The conversion from the flat plate electrode to conical shaped one can increase the production of HHO gas up to 0,125582 gr/minute, which means the increase is 37,49%. The temperature resulted by the electrolit solution reaches 75 °C at the generator with flat plate electrode, and 71 °C at the generator with conical shaped electrode. The conversion from the flat plate electrode to the conical one can decrease the temperature solution up to 5,3%. The efficiency of the conical shaped HHO generator is 50,7% better than the flat plate, which is 36,3%, although the consumption of the flat plate electrode HHO generator is 381,6 watt, smaller than the conical shaped electrode HHO generator which is 398 watt at the same timing. Keywords : Brown’s Gas (gas HHO) wet system, conical shaped electrode, flat plate shaped electrode , the production rate of HHO gas.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil ‘aalamin, segala puji hanya bagi Allah SWT. Tiada daya dan upaya selain kuasa Allah SWT yang telah memberikan kekuatan, kesabaran dan inspirasi bagi penulis, sehingga dapat menyelesaikan tesis ini dengan baik. Penulis menyadari bahwa keberhasilan Proses penyusunan tesis ini tidak terlepas dari bantuan dan dukungan berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung. penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Bapak prof. Ir. Sutardi, MSc., Ph.D selaku Ketua Program Studi Pascasarjana Teknik Mesin beserta staf. 2. Bapak Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono Kawano, M.Eng.Sc, selaku dosen pembimbing, yang telah membimbing dalam menyelesaikan tesis ini. 3. Bapak Ary Bachtiar K.P., ST., MT., Ph.D, dan Bapak Dr. Bambang Arip D., ST., Ph.D., serta Ibu Vivien Supandany, ST., M.Eng.Sc., Ph.D., selaku dosen penguji. 4. Kedua orang tua kami, (almarhum) Ayahnda Nurdin Loge dan Ibunda Sehat mansur atas didikan dan doanya, atas jasa yang tak akan pernah terbalas. 8. Istri tercinta, Sinaba serta Anak-anaku Muhammad Hilmy (5th), Ahmad Dzaky (2th) yang ceria, lucu dan penyemangat hidup dan sumber kekuatan saya. 4. Rekan-rekan mahasiswa program studi Rekayasa Konversi Energi Teknik Mesin FTI ITS, Serta pihak-pihak yang telah membantu dalam penulisan tesisi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan tesis ini masih terdapat kekurangan dan kelemahan. Oleh karena itu kritik dan saran sangat diharapkan demi penyempurnaan dikemudian hari. Semoga amal kebaikan dari berbagai pihak diatas mendapat imbalan yang sepadan dari Allah SWT Amin. Surabaya, Juli 2014
Penulis
iii
DAFTAR ISI
Halaman HALAMAN JUDUL ………………………………………………………..
i
HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………………
ii
KATA PENGANTAR ………………………………………………………. iii ABSTRAK …………………………………………………………………... iv DAFTAR ISI ………………………………………………………………… v DAFTAR GAMBAR ………………………………………………………... vii DAFTAR TABEL …………………………………………………………… ix BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang …………………………………………………….. 1
1.2
Perumusan Masalah ……………………………………………….. 3
1.3
Batasan Masalah …………………………………………………... 3
1.4
Tujuan Penelitian ………………………………………………….. 4
1.5
Manfaat Penelitian ………………………………………………… 4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1
Elektrolisa …………………………………………………………. 5 2.1.1 Brown’s Gas ………………………………………………….. 5 2.1.2 Sistem Elektrolisa Air …………………………………........... 6 2.1.3 Proses Elektrolisa Air untuk Memproduksi Gas HHO ……….
8
2.1.4 Komponen Elektrolisis ……………………………………….. 9 2.1.5 Luasan elektroda yang terjadinya pada Proses Elektrolisis……. 15 2.1.6 Generator HHO berbentuk bentuk kerucut …………………… 16 2.2
Karakteristik Gas HHO ……………………………………………. 17
2.3 Plat Netral Pada Generator HHO ………………………………… 2.4
18
Parameter Unjuk Kerja Generator HHO …………………………… 22 2.4.1 Daya yang dibutuhkan Generator HHO ……………………… 23 2.4.2 Laju Produksi Gas HHO ……………………………………… 24 2.4.3 Efisiensi Generator HHO …………………………………….. 25 v
2.5
PenelitianTerdahulu ……………………………………………….. 26
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1
Tempat dan Waktu Penelitian ……………………………………... 33
3.2
Rancangan Penelitian ……………………………………………… 33
3.3 Peralatan dan Instrumen Penelitian ………………………………... 35 3.3.1 Generator HHO ………………………………………………. 35 3.3.2 Water Trap …………………………………………………… 36 3.3.3 Peralatan Pendukung …………………………………………. 37 3.3.4 Peralatan Ukur ……………………………………………….. 38 3.4 Prosedur Pengujian ………………………………………………… 42 3.4.1. Persiapan Generator HHO …………………………………..
42
3.4.2 Persiapan Alat Ukur Flowrate Gas HHO …………………… 43 3.4.3 Langkah Persiapan Pengukuran Flowrate Gas HHO ……….. 44 3.4.4 Tahapan Pengujian …………………………………………... 46 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Perhitungan …………………………………………………………
49
4.1.1 Daya yang dibutuhkan Generator Gas HHO ………………..
49
4.1.2 Laju Produksi Gas HHO ……………………………………
50
4.1.3 Spesifik Gas Production Generator HHO (SGP) ………….
50
4.1.4 Efisiensi Generator Gas HHO …………………………….
50
4.2 Analisa Data Perhitungan Generator Gas HHO …………………….
53
4.2.1 Laju Produksi Produksi Gas HHO yang dihasilkan ………...
53
4.2.2 Temperatur Elektrolit pada Generator Gas HHO …………..
58
4.2.3 Daya yang Dibutuhkan Generator Gas HHO ……………….
61
4.2.4 Efisiensi Generator Gas HHO ……………………………….
63
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ……………………………………………………. 67 5.2 Saran …………………………………………………………… 68 DAFTAR PUSTAKA ……………………………………………………….. 69 LAMPIRAN
vi
DAFTAR GAMBAR Gbr. 2.1 Proses Pemecahan Molekul Air menjadi Gas HHO ………………
5
Gbr. 2.2 Hubungan Konsentrasi Katalis KOH dan Konduktifitas Listrik ….
7
Gbr. 2.3 Proses Elektrolisis menghasilkan gas HHO .....................................
9
Gbr. 2.4 Generator HHO Tipe Basah ……………………………………….
10
Gbr. 2.5 Generator HHO Tipe Kering ………………………………………
11
Gbr. 2.6 Grafik hubungan antara Reaksi Kimia Terhadap Energi yang dibutuhkan untuk terjadinya Reaksi ……………………………….
14
Gbr. 2.7 Luasan Elektroda Terjadinya Elektrolisis pada Tipe wet Cell ……
15
Gbr. 2.8 Elektroda bentuk kerucut…………. ………………………………
16
Gbr. 2.9 Susunan Elektroda bentuk kerucut ……..………………………..
16
Gbr. 2.10 Konfigurasi Plat Paralell (unipolar) ……………………………...
18
Gbr. 2.11 Arus pada plat paralel (unipolar) ...................................................
19
Gbr.2.12 Konfigurasi Plat Netral (bipolar) …………………………………
20
Gbr.2.13. Perbedaan Arus pada PlatNetral (bipolar) dan Plat Paralel (unipolar) ………………………………………..
21
Gbr. 2.14 Konfigurasi Seri - Paralel (bipolar-unipolar)……………………...
22
Gbr. 2.15 Grafik hasil penelitian Mandal, B. et al …………………………..
27
Gbr. 2.16 Grafik hasil penelitian Fatouh, M. at el …………………………..
28
Gbr. 2.17 Grafik hasil penelitian Andrian Dwi Purnama …………………....
29
Gbr. 2.18 Grafik hasil penelitian Barkah Firiyana …………………………..
30
Gbr. 2.19 Grafik dari Hasil Penelitian Wardiyanto ………………………….. 31 Gbr. 3.1 skema flow chart Penelitian………………………………………... 34 Gbr. 3.2 Dimensi Plat ………………………………………………………..
35
Gbr. 3.3 Generator HHO tipe wet dan elektroda bentuk kerucut …………… 36 Gbr. 3.4 Water Trap………………………………………………………….. 37 Gbr. 3.5 gas flowmeter………………………………………………………. 37 Gbr. 3.6 Battery Accu………………………………………………………..
38
Gbr. 3.7 Battery Charger……………………………………………………… 38 Gbr. 3.8 Stopwatch…………………………………………………………… 39
vii
Gbr. 3.9 Thermometer………………………………………………………… 39 Gbr. 3.10 Thermometer Digital……………………………………………… 39 Gbr. 3.11 Timbangan Digital…………………………………………………. 40 Gbr. 3.12 GelasUkur…………………………………………………………
40
Gbr. 3.13 Clamp AC/DC Ampere Meter…………………………………….
41
Gbr. 3.14 Volmeter Digital…………………………………………………... 41 Gbr. 3.15 Multimeter digital………………………………………………….. 42 Gbr. 3.16 Voltmeter dan Amperemeter Analog……………………………… 42 Gbr. 3.17 Alat Ukur Sederhana Laju Produksi Gas HHO…………………... 44 Gbr. 3.18 Skema Pengujian Generator Gas HHO……………………………
45
Gbr. 4.1 Grafik Laju produksi gas HHO vs Waktu pengujian (elektroda kerucut ) …………………………………………………………… 53 Gbr. 4.2 Grafik Laju produksi gas HHO vs Waktu pengujian (elektroda plat datar ) …………………………………………………………. 53 Gbr. 4.3 Grafik laju produksi Gas HHO vs Waktu Pengujian dengan elektroda plat datar dan elektroda bentuk kerucut…………………
56
Gbr. 4.4 Grafik laju produksi Gas HHO vs Arus pada elektroda kerucut dan elektroda plat datar……l ……………………………
57
Gbr. 4.5 Grafik Temperatur fungsi waktu elektroda kerucut ……………….
58
Gbr. 4.6 Grafik Temperatur fungsi waktu elektroda plat datart …………….
58
Gbr. 4.7 Grafik Temperatur vs Waktu pengujian dengan elektroda plat datar dan elektroda kerucut (Elektrolit 5 gram KOH/liter Agudes) ………
60
Gbr. 4.8 Grafik Daya terhadap waktu pengujian elektroda kerucut…………. 61 Gbr. 4.9 Grafik Daya terhadap waktu pengujian elektroda plat datart………. 61 Gbr. 4.10 Grafik daya vs Waktu pengujian ( elektrolit 5 gram KOH/liter) …
62
Gbr. 4.11 Grafik Efisieni vs Waktu pengujian elektroda kerucut ………….
63
Gbr. 4.12 Grafik Efisieni vs Waktu pengujian elektroda plat datar..……….
64
Gbr. 4.13 Grafik Efisieni vs Waktu pengujian (elektroda plat datar dan elektroda kerucut) ………………………………………………. 65
viii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standar Komposisi Stainless Steel…………………………....... .
12
Tabel 2.2 Standard resistansi berbagai macam tipe kelas stainless steel pada berbagai macam kondisi lingkungan ................................. ..
13
Tabel 2.3 Karakteristik Kalium Hidroksida (KOH) ……………………… .. 15 Tabel 2.4 Propeties gas hidrogen pada kondisi temperatur dan tekanan standar .......................................................................
17
Tabel 3.1 Lembar Data Pengujian Flowrate Generator Gas HHO Tipe Wet Cell ………………………………………………….................. .. 47
ix
DAFTAR LAMPIRAN LAMPIRAN A …………………………………………………………… 71 LAMPIRAN B …………………………………………………………… 77 LAMPIRAN C …………………………………………………………… 83
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Teknologi mengubah air menjadi bahan bakar akhir-akhir ini merupakan
topik yang ramai diperbincangkan diberbagai kesempatan, baik dimedia elektronik maupun di duniamaya. Berbagai penelitian yang dilakukan oleh para peneliti sebagian besar menekankan pada teknologi bagaimana mengubah zat cair menjadi bahan bakar yang berdaya guna dengan berbagai metode. Hidrogen diproyeksikan oleh banyak Negara akan menjadi bahan bakar masa depan yang lebih ramah lingkungan dan lebih efisien. Dimana energi yang dihasilkan sangat bersih karena hanya menghasilkan uap air sebagai emisi selama prosesnya berlangsung. Daya hydrogen terutama dalan bentuk sel bahan bakar hidrogen (hydrogen fuel cells) menjanjikan penggunaan bahan bakar yang tidak terbatas dan tidak polusi, sehingga menyebabkan ketertarikan banyak perusahaan energy terkemuka di dunia, baik dari kalangan industry otomotif maupun pemerintahan. Penelitian tentang teknologi penghemat bahan bakar menggunakan air, mengacu pada proses elektrolisis air yang menghasilkan gas hidrogen hidrogen oksida (HHO) atau gas brown. Proses elektrolisis air merupakan salah satu cara untuk memecah air (H2O) menjadi hidrogen (H2) danoksigen (O2).Generator HHO menggunakan prinsip elektrolisis air, Penelitian terhadap performa generator HHO terus dikembangkan dengan memfariasikan beberapa faktor yang dapat mempengaruhi terhadap jumlah gas HHO yang dihasilkan. Beberapa faktor tersebut yaitu mulai dari arus listrik yang dialirkan, jenis dan jumlah katalis yang terkandung pada larutan serta jenis dan besarnya luas penampang maupun bentuk susunan pada masing-masing elektroda. Mandal, B. et al, (2011), meneliti tentang pengaruh bentuk elektroda terhadap efisiensi generator HHO dan laju produksi hydrogen dengan menggunakan elektroda silinder dan elektroda plat data rsebagai pembanding, dimana pada elektroda silinder menunjukkan peningkatan efisiensi daya
1
elektrolosis air dan laju produksi hidrogen. Fatauh, M. et al, (2013), meneliti tentang pengaruh konsentrasi larutan, geometri elektroda dengan lima bahan yang berbeda pada produksi hidrogen, pada penelitian ini dapat disimpulkan pada rasio konsentrasi 26% larutan KOH, temperatur larutan 70 C, tegangan 11Volt, dan elektroda silinder berbentuk halus menghasilkan produsi hidrogen yang maksimum. Putra, (2010), pengaruh konsentrasi KOH dan arus listrik pada proses elektrolisis dengan menggunakan elektroda silinder, disimpulkan pada larutan 5,33% konsentrasi KOH danarus 6 A menghasilkan produktifitas gas hidrogen yang maksimal. Penelitian terdahulu dengan desain generator HHO bentuk elektroda plat datar susunan vertikal dan satu lubang laju produksi gas HHO yang dihasilkan baik, tetapi ternyata setelah dilakukan pengujian dengan desain model yang sama ternyata hasilnya jauh dari harapan, itu artinya bahwa ada kendala pada desain tersebut. Dari desain diatas dicobalah selain lubang tunggal ditengah ditambah lubang ditepian dan setelah diuji terjadi peningkatan produksi gas HHO yang lebih baik. Kemudian susunan elektrodanya disusun secara horizontal dan dilakukan pengujian awal ternyata hasilnya lebih bagus, itu berarti bahwa gas yang terbetuk tidak dapat mengalir dengan baik ketika posisi disusun secara vertikal. Oleh karena itu harus ada jalur pada elektroda agar gas yang terbentuk dapat mengalir dengan baik. Dari beberapa penelitian diatas dapat disimpulkan bahwa variasi geometri elektroda, konsentrasi KOH dan arus listrik berpengaruh terhadap laju produksi hydrogen dan efisiensi generator HHO. timbullah ide untuk membuat generator gas HHO dengan elektroda bentuk kerucut. sehingga peneliti tertarik mengetahui komparasi penghasilan HHO mengunakan elektroda berbentuk kerucut dan elektroda berbentuk plat datar pada generator HHO system basah (tipewet). Dengan harapan penggunaan bentuk kerucut dapat mempercepat pelepasan gas HHO yang dihasilkan pada generator gas HHO tipe wet sehingga laju produksi gas HHO lebih baik.
2
1.2
Perumusan Masalah
Berdasarkan uraian pada latar belakang, maka dirumuskan permasalahan dari penelitian ini yaitu: 1.
Bagaimana laju produksi gas HHO generator tipe basah (wet) dengan susunan bentuk kerucut dan plat datar?
2.
Berapa jumlah KOH pada larutan elektrolit yang digunakan pada generator HHO yang dapat menghasilkan performa terbaik dari generator HHO tipe basah (wet)?
3.
Bagaimana hasil komparasi performa generator HHO bentuk kerucut dan plat datar ?
1.3
Batasan Masalah Agar pengujian yang dilakukan tidak terlalu melebar dari tujuan yang
hendak dicapai, maka ditentukan batasan permasalahan. Adapun batasan masalahnya adalah sebagai berikut : 1.
Hasil percobaan hanya berlaku untuk generator HHO tipe Basah (wet) dengan susunan kerucut dan plat datar dengan elektroda plat stainless steel tipe 316L dengan jumlah elektroda sebanyak 31 plat dengan dimensi :
2.
Panjang : 90 mm
Lebar
: 90 mm
Tebal
: 1,5 mm
menggunakan larutan elektrolit KOH 1 gram, 3 gram dan 5 gram pada 1 liter aquades.
3.
Kondisi temperatur udara setempat.
4.
Analisa dilakukan pada generator HHO meliputi arus yang dibutuhkan generator HHO, temperatur elektrolit pada generator HHO, laju produksi gas HHO (mass flow rate), daya yang dibutuhkan generator HHO dan efisiensi generator HHO.
5.
Mengabaikan fitting loses pada saluran perpipaan pada generator gas HHO
6.
Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar, Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).
3
1.4
Tujuan Penelitian Berdasarkan rumusan masalah maka tujuan penelitian ini adalah untuk :
1.
Untuk mengetahui laju produksi gas HHO generator tipe basah (wet) dengan susunan elektroda bentuk kerucut dan plat datar
2.
Untuk mengetahui jumlah KOH yang digunakan untuk menghasilkan performa terbaik pada generator HHO dengan elektroda susunan bentuk kerucut dan plat datar
3.
Mengetahui komparasi performa generator HHO dengan bentuk kerucut danbentuk plat datar
1.5
Manfaat Penelitian Manfaat yang ingin didapatkan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat menentukan bentuk elektroda yang tepat tentang generator
HHO dan meningkatkan pengetahuan tentang
penggunaan generator HHO yang diaplikasikan pada sebuah mesin. Sehingga pengurangan penggunaan bahan bakar fosil bisa lebih di tingkatkan dan juga dalam rangka mendukung program pemerintah untuk mengurangi pemakain bahan bakar minyak dan gas. 2.
Pemakaian bahan bakar (HHO) diharapkan bisa menjadi salah satu solusi dalam mengurangi konsumsi bahan bakar minyak yang begitu besar, sehingga turut berpartisipasi dalam memperlambat habisnya kandungan cadangan minyak bumi Indonesia.
3.
Selain itu pemakaian bahan bakar HHO digunakan sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar minyak yang tidak mengandung polusi dan ramah lingkungan.
4
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Elektrolisa Elektrolisis adalah suatu proses pemecahan senyawa kimia tertentu menjadi suatu molekul baru dengan bantuan arus listrik dan dua elektroda( Helmenstine, 2001). Dimana arus listrik tersebut dialirkan pada elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda).Untuk mempercepat reaksi elektrolisis diperlukan adanya elektrolit sebagai katalis.untuk melakukan proses elektrolisa kita hanya membutuhkan 4 komponen utama yaitu baterai, elektroda, elektrolit dan bejana air. 2.1.1 Brown’s Gas (Hidrogen Hidrogen Oksida, HHO) Brown’s Gas merupakan gas hasil dari proses pemecahan air murni (H2O) dengan proses elektrolisis. Gas yang dihasilkan dari proses elektrolisis air tersebut adalah gas Hidrogen dan Oksigen, dengan komposisi 2 Hidrogen dan 1 Oksigen (HHO) (Lowrie, 2005). Oleh karena itu Brown’s gas juga lebih dikenal dengan nama gas HHO, selain itu gas HHO juga dikenal dengan sebutan oxy-hydrogen.
Gambar 2.1 Pemecahan molekul air menjadi gas HHO Teknologi untuk memecah molekul air menjadi gas HHO dengan cara elektrolisis air sebenarnya telah ditemukan sejak tahun 1800 oleh William Nicholson dan Johann Ritter. Kemudian pada tahun 1805, Isaac de rivaz (17521828) menggunakan gas hidrogen dari hasil elektrolisis air sebagai bahan bakar mesin pembakaran internal yang ia rancang dan ia buat sendiri (Hidayatullah,
5
P.dan F.Mustari, 2008). Pada saat itu bahan bakar fosil belum ditemukan. Namun gas hasil dari elektrolisis air tersebut baru diberi nama dan dipatenkan oleh Yull Brown, pada tahun 1974. Gas hasil dari elektrolisis air tersebut diberi nama Brown’s gas. Selain menggunakannya sebagai suplemen bahan bakar pada mesin,Yull Brown juga menggunakan brown’s gas untuk pengelasan (cutting and welding torch) 2.1.2 Sistem Elektrolisa Air Proses elektrolisa air adalah penguraian 2H2O menjadi H2 dan O2 dengan bantuan elektroda yang diberi tegengan listrik. Faktor yang mempengaruhi elektrolisa antara lain adalah : a. Energi Penguraian Air Secara konvensional diperlukan energi sebesar 286 kJ untuk menghasilkan 1 mol hidrogen (H2) atau 2 g H2 sama dengan 24.287 liter H2, sehingga untuk membuat 1kg H2 diperlukan 39.72 kWh (Archer Energy System, Inc.) 1kg H2 setara dengan energi 1 galon/3.78541 litergasolin. Pada laporan eksperimen Global Hydrogen Inc. disebutkan 4 kg hidrogen mampu menggerakkan kendaraan sejauh 270 mil. b. Frekuensi Material yang dioperasikan pada frekuensi yang sama dengan frekuensi natural material tersebut akan lebih cepat rusak karena beresonansi. Demikian juga yang dialami air jika diberikan frekuensi tertentu (pada percobaan Stanley Meyer frekuensi yang dipakai adalah 43430 Hz dan 143762 Hz) mampu menguraikan air dengan energi listrik yang lebih rendah. c. Penggunaan Katalisator Katalisator misalnya KOH, H2SO4 dan lain-lain berfungsi mempermudah proses penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen karena ion-ion katalisator mampu mempengaruhi kesetabilan molekul air menjadi ion H dan OH yang lebih mudah di elektrolisis,dengan kata lain energi untuk menguraikan air menjadi lebih rendah. Tampak pada grafik dibawah ini bahwa konduktifitas listrik tertinggi sekitar 27%.
6
Gambar 2.2 HubunganKonsentrasi Katalis KOH dan Konduktifitas Listrik (Pyle,dkk,1994) d. Tegangan dan Arus Elektrolisa Besar tegangan dan arus listrik berbanding lurus dengan banyak gas yang dihasilkan, karena terkait dengan kesetimbangan energi dalam proses elektrolisis. Dengan efisiensi 100% diperlukan 3 kWh setiap meter kubik hidrogen pada temperatur 20°C. Efisiensi 100% diperoleh jika tegangan antar elektroda sebesar 1,23Volt. Sedangkan tegangan selebihnya terbuang sebagai panas.Pada umumnya elektroda yang dipakai pada generator HHO seperti platinum dan stainless steel mempunyai resistansi sehingga tegangan yang harus diberikan lebih dari 1,48Volt. Intensitas arus pada elektroda adalah sebesar 0,4 mA/cm2, jika intensitas dinaikkan akan memberi peluang korosi pada elektroda.( Kothari et al. 2006,) memaparkan efek dari variasi tegangan input terhadap hydrogen production rate (HPR) dan efficiency generator HHO. Penelitian dilakukan dengan menggunakan Hoffman Voltmeter dengan variasi elektroda platinum dan baja; jarak antar elektroda 8cm, tegangan input DC divariasikan 1.4, 1.6, 1.8, 2.0, 2.2, 2.4, 3.0, 6.0, 9.0 dan 12.0 V dan variasi KOH 10%, 25% dan 50%. Dari penelitian tersebut diperoleh bahwa efisiensi generator terbaik terletak pada tegangan input antara 2 dan 2,4 V, dan variasi KOH 50% pada elektroda platinum dan KOH 25% pada elektoda baja.
7
2.1.3 Proses Elektrolisis Air untuk Memproduksi gas HHO Salah satu cara untuk menghasilkan hidrogen adalah dengan proses elektrolisa air, Elektrolisis air adalah proses elektrolisa yang dimanfaatkan untuk memecah molekul air (H2O) menjadi Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2). Elektrolisis air pada dasarnya dilakukan dengan mengalirkan arus listrik ke air melalui dua buah elektroda (katoda dan anoda). Agar proses elektrolisa dapat terjadi dengan cepat maka air tersebut dicampur dengan elektrolit sebagai katalis. Proses elektrolisis air dapat terjadi dengan setengah reaksi asam ataupun basa (alkaline electrolysis) ataupun keduanya. Terjadinya reaksi asam ataupun basa tergantung oleh kondisi lingkungan/jenis elektrolit yang digunakan ( Dopp, R.B. 2007). Jika elektrolit yang digunakan berupa larutan asam seperti HCl dan H2SO4 maka reaksi yang terjadi adalah reaksi asam. Pada reaksi ini reaksi reduksi terjadi pada elektroda negatif (katoda), dimana elektron (e-) dari katoda diikat oleh kation H+ untuk membentuk gas Hidrogen (H2(g)). Sedangkan pada elektroda positif (anoda), molekul H2O kehilangan elektron (e-) sehingga terpecah menjadi gas Oksigen (O2(g)) dan kation H+. Reaksi oksidasi di anoda (+) : 2 H2O (l) → O2(g) + 4 H+(aq) + 4 eReaksi reduksi di katoda (-) : 2 H+(aq) + 2 e- → H2(g) Reaksi keseluruhan
: 2 H2O (l) → 2 H2(g) + O2(g)
Jika elektrolit yang digunakan adalah larutan basa seperti KOH, NaOH (basa dari golongan periode IA, alkali tanah) maka akan terjadi reaksi basa. Pada reaksi basa, reaksi reduksi terjadi di katoda dimana molekul air mengikat elektron (e-) sehingga terpecah menjadi gas Hidrogen (H2(g)) dan anion OH-. Anion OHtersebut kemudian tertarik kesisi anoda dan terpecah menjadi gas oksigen dan molekul H2O(l), sebagaimana dapat dilihat pada persamaan reaksi kimia berikut: Reaksi reduksi di katoda (-) : 2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq) Reaksi oksidasi di anoda (+) : 4OH−(aq) → O2(g) + 2H2O(l) + 4e− Reaksi keseluruhan
: 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g) 8
Tetapi jika elektrolit yang digunakan dari jenis garam seperti NaCl, KCl, dan Na2CO3, maka akan terjadi reaksi asam dan basa. Dari kedua reaksi asam ataupun basa dapat dilihat bahwa pada kedua reaksi tersebut produk yang dihasilkan dari elektrolisa 2 mol H2O memiliki komposisi yang sama yaitu 2 mol gas Hidrogen dan 1 mol gas Oksigen. Pada kedua jenis reaksi diatas gas Hidrogen juga dihasilkan pada elektroda negatif (katoda) dan gas oksigen dihasilkan pada elektroda positif (anoda).
Gambar 2. 3. Proses elektrolisis menghasilkan gas HHO 2.1.4 Komponen Elektrolisis
Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO adalah tabung elektroliser, elektroda (katoda dan anoda) dan larutan elektrolit. 1.
Tabung Elektroliser (HHO Generator) Tabung elektroliser merupakan tempat penampungan larutan elektrolit,
sekaligus tempat berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO Di dalam tabung ini terdapat dudukan elektroda yang akan diberi arus listrik dari accu (baterai). Tabung elektroliser yang digunakan terbuat dari bahan kaca atau plastik tahan panas. Sebab proses eletrolisis di dalam tabung elektroliser untuk menghasilkan gas HHO menggunakan reaksi elektrokimia yang dapat menimbulkan panas.
9
Generator HHO dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu generator HHO tipe basah (wet type) dan generator HHO tipe kering (dry type/Dry cell). a. Generator HHO tipe basah (wet type) Generator HHO tipe basah adalah sebuah generator HHO dimana elektrodaelektrodanya terendam elektrolit. Keuntungan generator gas HHO tipe basah adalah : 1)
Produksi yang dihasilkan lebih banyak dikarenakan luasan elektroda yang sepenuhnya terendam larutan elektrolit.
2)
Perawatan generator yang lebih ringkas
3)
Pembuatan generator tipe wet cell lebih mudah dan cepat
Gambar 2.4 Generator HHO tipe basah (wet type) b. Generator HHO tipe kering (dry type/dry cell) Generator HHO tipe kering adalah sebuah generator HHO dimana elektroda-elektrodanya tidak terendam elektrolit atau elektroda-elektrodanya tidak berada didalam sebuah bejana elektrolit.Elektrolit pada generator ini hanya berisi pada celah-celah antara elektrodanya. Keuntungangenerator gas HHOtipe keringadalah: 1) Penggunaan air untuk proses elektrolisa hanya sedikit, yaitu hanya air yang terjebak diantara lempengan cell. 2) Ada sirkulasi air dengan tambahan reservoir, dimana cukup untuk menurunkan temperatur kerja dari generator itu sendiri. 3) Konstruksinya yang simpel, tidak memerlukan space yang banyak.
10
Gambar 2.5 Generator HHO tipe kering (dry type/dry cell) 2. Elektroda Elektroda merupakan salah satu komponen yang sangat penting pada proses elektrolisis air. Elektroda berfungsi sebagai penghantar arus listrik dari sumber tegangan ke air yang akan dielektrolisis. Pada elektrolisis yang menggunakan arus DC, elektroda terbagi menjadi dua kutub yaitu positif sebagai anoda dan negatif sebagai katoda. Material serta luasan elektroda yang digunakan sangat berpengaruh terhadap gas HHO yang dihasilkan dari proses elektrolisis air. Secara teori, luas permukaan yang sama akan menghasilkan volume gas yang sama karena adsorbsi pereaksi di permukaan mengalami kesetimbangan yang sama, dengan luasan yang sama distribusi pereaksi di permukaan juga sama. Serangkaian percobaan telah dilakukan untuk menguji efek dari penggunaan ukuran elektroda yang berbeda pada efisiensi proses (Nagai et al. 2003). Sebagai hasilnya menunjukkan, pada lebar elektroda yang sama, lebih besar H (tinggi elektroda) akan menyebabkan tambahan disipasi daya dalam sel. Alasan itu disampaikan untuk menjawab pembentukan volume yang lebih besar dari fraksi void. Material elektroda harus dipilih dari material yang memiliki konduktifitas listrik dan ketahanan terhadap korosi yang baik. titanium dan logam mulia seperti emas dan platina memiliki nilai konduktifitas dan ketahan terhadap korosi yang tinggi namun keberadaannya di pasaran sangat terbatas sehingga harganya menjadi relatif sangat mahal. Oleh karena itu, perlu dicari material lain yang mempunyai sifat konduktifitas dan ketahanan korosi yang baik namun harganya relatif lebih murah dan tersedia di pasaran. Stainless steel merupakan logam
11
paduan yang memiliki konduktifitas dan ketahanan terhadap korosi yang relatif lebih baik di banding logam-logam paduan ataupun logam murni lainnya dan harganya juga relatif lebih terjangkau. Sehingga Stainless steel menjadi pilihan yang tepat untuk digunakan sebagai elektroda pada proses elektrolisis. Stainless steel pada dasarnya adalah baja paduan logam besi (Fe) dengan unsur paduan utama Carbon (C), Nikel (Ni), dan Chromium (Cr). Secara garis besar stainless steel dapat dibagi menjadi lima kelompok (Cobb, 1999), yaitu : 1. Austenitic Stainless Steel 2. Ferritic Stainless Steel 3. Martensitic Stainless Steel 4. Duplex Stainless Steel (austenitic-feritic) 5. Precipitation Hardening Stainless Steel Setiap kelompok stainless steel terbagi lagi menjadi beberapa tipe dengan persentase dan kandungan unsur paduan yang berbeda-beda, sebagaimana dapat dilihat pada tabel 2.1. Tabel 2.1. Standard komposisi stainless steel
Sumber: Corossion Science and Technology (Tabolt, 1998)
12
Untuk setiap tipe stainless steel mempunyai karakteristik yang berbeda begitu pula dengan konduktifitas listrik dan ketahanannya terhadap korosi. Dapat dilihat bahwa stainless steel Type SS 316F, 316L, 316N, 317, 329, dan 330 mempunyai ketahanan korosi diberbagai lingkungan, sehingga stainless steel tipe ini sangat cocok digunakan sebagai elektroda pada proses elektrolisa air untuk memproduksi gas HHO,. Oleh karena itu dicari stainless steel yang tersedia dipasaran dalam negeri. Tabel 2.2. Standard resistansi berbagai macam tipe kelas stainless steel pada berbagaimacam kondisi lingkungan
Sumber: Steel Product Manual: Stainless Steel (Cobb, 1999) Stainless steel tipe SS 316L merupakan stainless steel yang relatif banyak tersedia dipasaran. Meskipun mempunyai harga yang relative mahal , SS 316L mempunyai banyak kelebihan daripada material lain yang disebutkan . tingkat
13
tahan korosi dari material ini lebih tinggi dari dari material lain , sehingga umur elektroda akan menjadi lebih lama . Selain itu, tersedia dalam berbagai macam bentuk , seperti dalam bentuk kawat, plat dan pipa . Sehingga SS tipe 316L dapat digunakan sebagai elektroda pada generator HHO. 3. Katalisator Pada proses elektrolisis air, katalis yang digunakan adalah larutan elektrolit. Elektrolit dapat didefinisikan sebagai konduktor listrik,dimana arus listrik dibawa oleh pergerakan ion (Gaikwad, S. K., 2004). Dengan melarutkan elektrolit
di
dalam air
akan meningkatkan
konduktifitas listrik dari air. Oleh karena itulah dengan penambahan elektrolit sebagai katalis pada proses elektrolisis akan menurunkan energi yang dibutuhkan, sehingga laju reaksi pemecahan molekul air menjadi lebih cepat. Dan apabila jumlah elektrolit yang dilarutkan ke air semakin banyak maka konduktifitas listrik dari air akan semakin tinggi, maka laju produksi gas HHO yang dihasilkan dari proses elektrolisis air juga akan semakin meningkat, akan tetapi jika elektrolit yang dilarutkan ke air terlalu banyak maka energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan gas HHO akan semakin besar karena larutan elektrolit akan semakin jenuh sehingga pergerakan ion-ion didalamnya menjadi terhambat.
Gambar 2.6 Grafik hubungan antara reaksi kimia terhadap energi yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi (sumber: Rossum,J.R., 2000)
14
Banyak jenis katalis yang digunakan pada proses elektrolisis diantaranya yang sering digunakan yaitu sodium bikarbonat (NaHCO3), natrium hidroksida (NaOH), dan kalium hidroksida (KOH). Berdasarkan gambar 2.6 dapat terlihat bahwa penggunaan katalis memberikan alternatif mekanisme lain yang, energi aktivasinya lebih rendah sehingga reaksi dapat berjalan dengan lebih cepat. Pembentukan kompleks teraktivasi akan lebih tercapai dengan penambahan katalis yang menyebabkan reaksi dapat lebih cepat berjalan. Dalam penelitian ini menggunakan larutan elektrolit Kalium Hidroksida (KOH). Tabel 2.3 Karakteristik Kalium Hidroksida (KOH) No. 1 2 3
KARAKTERISTIK Berat Molekul Titik Lebur Titik Didih
SATUAN gr/mol o
C
o
C
3
NILAI 56,1 360 1320
4 Densitas 2,04 gr/cm 5 Sangat korosif Sumber: Chemistry (McMurry, J. dan Robert, C., 2001) 2.1.5 Luasan Elektroda yang Terjadinya Proses Elektrolisis Pada elektroda tipe wet cell semua area luasan pada elektrodaterendam elektrolit untuk terjadinya proses elektrolisis menghasilkan gas HHO. Sehingga luasan elektrolisis tersebut sama dengan luasan setiap elektroda yang digunakan yaitu berdimensi 90mm x 90 mm x 1,5 mm
Gambar 2.7. Luasan Elektroda Terjadinya Elektrolisispada Tipe wet Cell
15
2.1.6 Generator HHO bentuk kerucut Generator HHO yang banyak digunakan pada penelitian-penelitian terdahulu banyak menggunakan elektroda silinder,elektrodaspiral dan plat datar yang paling baru digunakan.Namun dalam penelitian ini, peneliti menggunakan elektroda dengan bentuk kerucut merupakan sesuatu yang baru.Seperti ditunjukkan pada Gambar 2.8 dan 2.9.hal ini dikarenakan gas HHO yang terbentuk tertahan pada sela-sela elektroda pada plat datar sehingga laju aliran gas HHO menjadi terhambat.
Gambar. 2.8. Elektroda bentuk kerucut
Gambar. 2.9.Susunan elektroda bentuk kerucut
16
2.2 Karakteristik Gas HHO Gas HHO (Brown’s Gas) terdiri dari gas hidrogen dan Oksigen, dengan perbandingan komposisi mol 2:1. Perbandingan ini adalah perbandingan yang sthoikiometri untuk terjadinya reaksi pembakaran (oksidasi) gas hidrogen oleh gas oksigen. Reaksi pembakaran pada gas HHO pada dasarnya adalah reaksi terikatnya kembali hidrogen pada oksigen untuk membentuk molekul air. Sebagaimana dapat dilihat pada persamaan reaksi kimia berikut ini: 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) Persamaan reaksi kimia tersebut merupakan kebalikan dari persamaan kimia pada elektrolisis air. Jika pada proses elektrolisa untuk memecah molekul air membutuhkan energi, maka sebaliknya pada reaksi oksidasi hidrogen dihasilkan sejumlah energi. Gas hidrogen mempunyai beberapa karakteristik yaitu: tidak berwarna, mudah terbakar, sangat ringan, dan sangat mudah bereaksi dengan zat kimia lainnya. Gas HHO pada kondisi normal tidak akan terbakar dengan sendirinya tanpa ada sulutan api, jika kandungannya 4% dari volume ruang dengan temperatur ruangan gas hidrogen akan terbakar sendiri. Tabel 2.4 merupakan propertis gas hidrogen pada kondisi standar. Tabel 2.4 Propeties gas hidrogen pada kondisi temperatur dan tekanan standar
Sumber: NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual ( O’Connor, 2006)
17
2.3 Plat Netral Pada Generator Plat netral pada generator HHO adalah plat yang tidak diberikan tegangan positif dan negatif dari baterai. Tegangan diberikan hanya pada akhir plat, positif dan negatif. Plat netral sebenarnya menyebabkan drop tegangan antar plat tersebut. Plat netral memberikan luas permukaan tambahan untuk produksi gas HHO serta menurunkan panas generator. Tegangan rendah menghasilkan panas yang kecil. pada12 Volt baterai dengan 1 netral maka akan memiliki 6 Volt antara masing-masing cell. Dengan 2 netral maka akan memiliki 4 Volt antara masing-masing cell. Dengan 3 netral maka akan memiliki 3 Volt, dan seterusnya. (http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm). a. Plat paralel (unipolar) Konfigurasi plat parallel (unipolar) menciptakan rangkaian paralel. Tegangan 12 Volt dapat diukur antara dua plat yang saling berhadapan. Dengan kata lain, 12 Volt dijatuhkan disetiap set pelat. Gambar 2.10 berikut adalah pengaturan plat paralel, setiap plat mendapatkan positif negatif:
12 Volt terukur antara dua plat
12 Volt terukur dari plat positif ke negatif
12 Volt terukur dari tiap-tiap plat positif ke negatif
12 Volt terukur dari tiap-tiap plat positif ke negatif
Gambar 2.10 Konfigurasi plat paralel (unipolar). Sumber :http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm(daddyo,2003)
18
Ketika arus listrik dialiri di antara plat paralel, maka arus akan terbagi jika ada lebih dari satu set. Sebagai contoh, jika dua set plat paralel kebaterai, elektron memiliki dua jalan untuk mengambilnya. Jika plat memiliki ukuran yang sama, dan terpisah jarak yang sama, arus listrik akan melewati dua jalan, setengah arus akan melakukan perjalanan melalui satu set dan setengah arus lain akan melalui jalan lainnya.
Gambar 2.11 Arus pada plat paralel (unipolar) Sumber :http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm.(daddyo,2003) Pada Gambar 2.11 arus listrik mengalir melalui terminal negatif baterai ke plat negatif kemudian ke plat positif, dan ke terminal positif baterai. Tegangan pelat 12 Volt, dalam hal ini arus melalui 3 jalan. Pada plat negatif bawah arus ke arah plat positif di atasnya dan plat positif di bawahnya. Dengan susunan paralel 4 plat menunjukkan tiga cell. Jika 10 amper arus diberikan, maka arus tersebut akan melakukan perjalanan di 3 jalur, sehingga arus dibagi 3. Jadi, masing-masing cell hanya memiliki 3,333 Volt melewatinya (www.hho4free.com/neutral_plates.htm). b. Menambahkan Plat Netral (bipolar) Ketika menambahkan plat netral diantara plat parallel maka jumlah arus akan sama tiapcell. Tegangan diberikan hanya pada akhir plat positif dan negatif. Plat netral sebenarnya menyebabkan drop tegangan. Setiap netral membagi tegangan, hal ini karena ia mengubah resistensi dan jarak antara positif dan negatif yang pada gilirannya mengubah tegangan listrik antara netral dan positif dan netral dan negatif. Jika dilakukan pengukuran tegangan dari plat positif ke plat negatif yang terbaca 12 Volt tegangan listrik. Tetapi jika diukur dari plat netral baik positif atau negatif, terbaca menjadi 6 Volt tegangan listrik. Jadi plat netral merupakan cara yang efektif untuk menurunkan tegangan alat. (http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm). 19
Dalam sistem 12 Volt, menggunakan konfigurasi ini satu netral, drop tegangan antara dua plat yang berdekatan akan menjadi 6 Volt. jika memiliki 2 cell, 12 Volt dibagi 2 sama dengan 6 Volt. Ditunjukkan pada Gambar 2.12.
Penambahan sebuahplat netral antara plat positif dan negatif. Jika jarak yang sama antara plat tersebut maka pengukuran dari plat netral ke plat positif dan plat netral ke plat negatif, maka terbaca 6 Volt per cell.
Penambahan 2 buah plat netral antara plat positif dan negatif. 2 netral membuat 3 cell (daerah air). Maka terbaca 12V/3 = 4 Volt per cell. Penambahan 3 buah plat netral antara plat positif dan negatif. 3 netral membuat 4 cell (daerah air). Maka terbaca 12V/4 = 3 Volt per cell. Penambahan 4 buah plat netral antara plat positif dan negatif. 4 netral membuat 5 cell (daerah air). Maka terbaca 12V/5 = 2,4 Volt per cell. Penambahan 5 buah plat netral antara plat positif dan negatif. 5 netral membuat 6 cell (daerah air). Maka terbaca 12V/6 = 2 Volt per cell. Gambar 2.12 KonfigurasiPlatNetral (bipolar) Sumber :http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm.(daddyo,2003) Tegangan yang lebih rendah berarti lebih sedikit panas yang terjadi, idealnya 1,25 Volt mampu membuat sebagian HHO dengan sedikitnya jumlah kelebihan panas. Setiap plat netral memiliki sisi positif dan negatif, atau dikatakan
20
sisi yang lebih positif dan sisi negatif. Itulah mengapa kita dapat mengukur penurunan tegangan antara plat. (http://www.hho4free.com). Arus listrik mengambil jalan yang sama seperti plat paralel, tetapi juga harus melewati netral. Gambar 2.13 menjelaskan perbedaan jalannya arus pada netral dan paralel: Arus listrik mengalir melalui terminal negatif baterai ke plat negatif kemudian melalui plat netral ke plat positif, dan ke terminal positif baterai. Netral menurunkan tegangan plat dan membagi arus dan menambah luas permukaan produksi HHO. Arus listrik mengalir melalui terminal negatif baterai ke plat negatif kemudian melalui plat positif, dan ke terminal positif baterai. Tegangan plat 12 Volt, dalam hal ini arus melalui 3 jalan. Pada plat negatif bawah arus ke arah plat positif di atasnya dan plat positif di bawahnya.
Gambar 2.13 Perbedaan arus pada platnetral (bipolar) dan plat paralel (unipolar) Sumber :http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm.(daddyo,2003) Menggunakan plat netral menciptakan sirkuit seri pada rangkaian. Sedangkan konfigurasi iniakan menjadi rangkaian Seri Paralel jika ada dua atau lebih rangkaian yang sama digabung menjadi satu . Jika 12 Volt negatif diterapkan padadua plat, dan satupositifditerapkanantara mereka, itu adalah susunan paralel. Namun ada Netral dalam seri antara masing-masing positif dan negatif. Konfigurasi ini disebut seri paralel. Gambar 2.14 menjelaskan konfigurasi tersebut.
21
Pada susunan ini 2 rangkaian seri dengan menggunakan satu plat positif bersama, ini disebut seri-paralel. Pada susunan ini sama seperti di atas hanya beda kabel saja.
Pada susunan ini sama seperti di atas hanya menggunakan 2 plat positif.
Gambar 2.14 Konfigurasi Seri-Paralelbipolar-unipolar) Sumber :http://www.hho4free.com/neutral_plates.htm(daddyo,2003) Penggunaan konfigurasi seri-paralel dapat menghasilkan sejumlah besar atau kecil gas HHO dan dapat untuk mengurangi panas.Plat netral memungkinkan kita untuk menurunkan tegangan operasi untuk setiap plat, agar didapatkan efisiensi yang lebih baik.Melalui percobaan trial and error, bahwa tegangan mendekati 2,0 Volt atau lebih sedikit maka akan memperpanjang waktu operasi generator. inilah kunci efisiensi. (Bob Boyce,www.hho4free.com). 2.4. Parameter Unjuk Kerja Generator HHO Penggunaan generator HHO basah (wet)maupun baik tipe kering (dry) pada kendaraan bermotor ataupun generator-set harus memperhatikan beberapa hal, seperti seberapa besar daya yang dibutuhkan oleh generator HHO. Sehingga dengan pemasangan generator HHO pada kendaraan tidak menyebabkan sistem kelistrikan dan sumber energi pada kendaraan terganggu. Untuk memperoleh karakteristik terbaik dari setiap generator HHO maka diperlukan parameter unjuk kerja generator HHO, sehingga terlebih dahulu harus digambarkan sistem yang akan digunakan. Adapun parameter unjuk kerja dari generator HHO tersebut adalah : 1.
Daya yang dibutuhkan generator HHO
2.
Temperatur fluida pada generator HHO 22
3.
Laju produksi gas HHO (flowrate)
4.
Efisiensi Generator HHO
2.4.1 Daya yang Dibutuhkan Generator HHO (PHHO), [Watt] Untuk menghasilkan gas HHO dengan menggunakan proses elektrolisis air dibutuhkan energi listrik. Jika generator HHO dipasang pada kendaraan bermotor, dengan sumber energi listrik diambil dari alternator sepeda motor yang bisa memberikan arus bolak- balik. Semakin besar ukuran mesin kendaraan, energi listrik yang dihasilkan dari alternator engine akan semakin besar, sehingga arus yang dialirkan ke generator juga semakin besar. Energi listrik dari alternator dipergunakan untuk sistem kelistrikan dan pengapian di kendaraan (seperti lampu, pengisian baterai, dan api pada busi). Namun sebagian energi listrik tersebut dapat dipergunakan sebagai sumber tegangan dan arus untuk generator
HHO. Energi listrik tersebut jumlahnya
terbatas, sehingga generator HHO yang dipasang pada kendaraan dayanya harus dibatasi. Begitu pula ketika generator HHO digunakan pada engine penggerak generator, listrik yang dihasilkan oleh generator semaksimal mungkin agar dapat digunakan untuk menyalakan beban. Oleh karena itu harus diketahui seberapa besar daya yang dibutuhkan oleh generator HHO. Perumusan untuk mencari daya yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: Perumusan untuk mencari daya yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: P V .I ........................................................................
(2.1)
yangmana: P = daya yang dibutuhkan generator HHO (watt) V = beda potensial/voltase (volt) I = arus listrik (ampere) Beda potensial didapat dengan menggunakan voltmeter yang dipasang paralel dengan rangkaian dan arus listrik dapat diukur menggunakan amperemeter yang dipasang secara seri dengan rangkaian selama pengujian berlangsung.
23
2.4.2 Laju Produksi Gas HHO (𝒎𝑯𝑯𝑶 ) Produk utama proses elektrolisis air dengan menggunakan generator HHO adalah gas HHO (Brown’s gas). Sehingga untuk mengetahui seberapa baik kinerja generator HHO, perlu diketahui seberapa banyak gas HHO yang dihasilkan oleh generator HHO tersebut. Secara aktual untuk mengetahui seberapa besar volume gas HHO yang dihasilkan dari proses elektrolisis dapat dilakukan dengan pengukuran menggunakan HHO flowmeter. untuk menghitung flowrate gas HHO dapat dicari dengan persamaan berikut ini: 𝑚 = Q x ρ ........................................................................ dimana :
𝑚
= Laju Produksi Gas HHO (Kg/s)
Q
= Debit Produksi gas HHO (m3/s)
𝜌
= Massa Jenis HHO (Kg/m3)
(2.2)
Dengan perumusan debit Produksi gas HHO: Q = V / t ........................................................................... Dimana :
V
= Volume gas Terukur (m3)
t
= Waktu produksi gas HHO
.(2.3)
Dari persamaan kimia reaksi elektrolisis air berikut ini dapat dihitung seberapa besar kandungan dari massa H2 dalam gas HHO. Jika massa H2O yang dielektrolisis sebanyak 1 kg maka massa produk total H2 dan O2 juga 1 kg sehingga diketahui Mr H2O = 18, Mr H2 = 2 dan Mr O2 = 32 maka didapatkan mole H2 : 2H2O(l) → 2H2(g) +
O2(g)
Mol = massa/Mr………………………………………………
.(2.4)
Dari perbandingan mol pada persaman reaksi kimia elektrolisis air dapat dihitung berapa massa H2 dalam 1 kg gas HHO, yaitu:
24
mH 2 MrH 2 mol 2
1kg 1 kg 18 9
Massa H2 dalam gas HHO hanya sebesar 1/9 massa total gas HHO, maka NKB gas HHO adalah 1/9 kali NKB gas H2 yaitu = 1/9 x 119,93 kJ/g = 13,25 kJ/gatau 3812,754 kcal/kg.Jika pada STP massa jenis H2 diketahui sebesar ρH2= 0,08235 gr/Ltr dan O2 sebesar ρO2 = 1,3088 gr/Ltr (Cole Parmer Instrument, 2005), maka 𝜌𝐻𝐻𝑂 dapat dicari penurunan persamaan berikut ini:
HHO
mHHO (mH 2 mO 2 ) = VHHO VHHO
( H 2 .VH 2 O 2 .VO 2 ) VHHO
2 1 ( H 2 . VHHO O 2 . VHHO ) 2 1 3 3 H 2 O2 VHHO 3 3
HHO (2/3 0.08235gr/ L) (1/3 1.3088gr/L ) 0,491167 gr / L 2.4.3 Efisiensi Generator HHO (ηHHO), [%] Efisiensi merupakan perbandingan antara energi yang berguna dengan energi yang diberikan pada suatu sistem.Kegunaan menghitung efisiensi suatu alat-alat konversi energi adalah untuk mengetahui seberapa optimal alat tersebut dapat bekerja. Perumusan efisiensi secara umum dapat dituliskan sebagai berikut: η=
Energi yang berguna (output) x 100% Energi yang diberikan (input)
Energi yang berguna (input) disini merupakan komponen yang berguna dalam proses elektrolisa pada generator gas HHO, dalam hal ini adalah entalphi generator gas HHO, dalam hal ini adalah Enthalpy generator, enthalpy disini bernilai positif karena reaksi pada generator gas HHO adalah reaksi endoterm atau reaksi yang menyerap panas untuk menghasilkan produk. Sedangkan energi yang
25
berguna (output) adalah energi yang diberikan pada generator. Nilai input yaitu nilai enthalpy gas ideal. H2O(l) H2(g) + ½ O2(g) = + 285,84 x 103J/mol Lalu untuk nilai energi ikatan yang dibutuhkan dapat diketahui melalui rumusan dibawah ini : p x V = n x 𝑅 x T …..……………..………..……………….
(2.5)
Jika persamaan 2.5 ditinjau persatuan waktu, maka : p x 𝑉 = 𝑛 x R x T ………………...…………………………. P ×𝑉
𝑛=
R ×T
Dimana :
. ……………………………………….....................
(2.6) (2.7)
p = Tekanan Gas ideal (1atm = 100 kPa) 𝑉 = Volume per satuan waktu (liter/s) 𝑅 = Konstanta Gas ideal (8.314472 J/mol.K) 𝑛 = Mol per satuan waktu (Mol/s) T = 298 K (STP)
Ouput = PGen = V x I, Maka nilai Effisiensi dari generator gas HHO: η=
Energi Teoritis yang Digunakan untuk Elektrolisa Energi Aktual yang Dibutuhkan Generator HHO
η=
∆ℎ𝑓×𝑛 (𝑉×𝐼)
x100%
x 100% ……………………………………… (2.8)
2.5 Penelitian Terdahulu Penelitian tentang pengaruh bentuk elektroda terhadap efisiensi generator HHO dan laju produksi hydrogen dengan menggunakan elektroda silinder dan elektroda plat datar sebagai pembanding,dalam penelitian ini menggunakan tiga konsentrasi KOH yaitu 0,25%, 0,75% 1,0%. Hasil eksperimen menggunakan
26
elektroda silinder menunjukkan peningkatan dari efisiensi daya elektrolisis air sekitar 30% dan laju produksi hydrogen sekitar 25% dibanding elektroda plat datar (Mandal, B. et al, 2011). Dibawah ini adalah gambar grafik penelitian Mandal, B. et al.
Gambar 2.15. Grafik hasil penelitian Mandal, B. et al. Penenilitian tentang pengaruh berbagai operasi dan parameter geometri terhadap produksi hydrogen dari alkali elektrolis, menggunakan elektroda bentuk silinder dengan tiga variasi permukaan yang berbeda dan lima jenis bahan elektroda yang berbeda (Baja galvanis, stainless baja, cupper, titanium dan aluminium murni),konsentrasi larutan elektrolit (0-45%) dan temperatur elektrolit (20-70%). Diperoleh konsentrasi optimum untuk KOH sebagai elektrolit adalah sekitar 26% menghasilkan produksi hidrogen yang maksimum, pada suhu elektrolit 70°C dengan tegangan 11 Volt pada elektroda alumunium murni berbentuk silinder halus menghasilkan produksi hidrogen yang maksimum, yaitu sekitar 190 cm³/min (Fatouh, M. et al, 2010).Grafik hasil penelitian Fatouh, M. dapat dilihat pada gambar 2.16.
27
Gambar 2.16. Grafik hasil penelitian Fatouh, M. at el Penelitian tentang “Pengaruh Ukuran Ion Elektrolit Terhadap Produksi Gas Hidrogen Pada Elektrolisis Larutan Garam Klorida” diperoleh bahwa semakin besar voltase yang digunakan atau diterapkan semakin banyak pula gas hidrogen yang dihasilkan, semakin besar konsentrasi garam klorida yang digunakan semakin banyak pula gas hidrogen yang dihasilkan dan semakin besar ukuran ion (menurunya jari-jari hidrat ion) elektrolit semakin besar pula gas hidrogen yang dihasilkan (kecuali untuk kation Ca2+) (Kastono, 2009). Penelitian pengaruh konsentrasi KOH dan arus listrik pada proses elektrolisis dengan menggunakan elektroda silinder terhadap produktifits gas hydrogen dan gas oksigen, disimpulkan bahwa produktifitas H2 dan O2pada
28
larutan 5,33% konsentrasi KOH dan arus 6 A menghasilkan produktifitas gas hydrogen yang maksimal dan pada konsetrasi larutan KOH 3,2% dan Arus 4 A menghasilkan produktifitas gas hydrogen yang minimal (Putra, 2010). Pengujian mengenai pengaruh variasi jumlah katalis pada elektrolit yang digunakan di generator HHO. Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan mengaplikasikan generator HHO pada mesin Honda Supra X PGMFi yang berkapasitas 125 cc. Katalis yang digunakan pada generator HHO ini adalah KOH yang divariasikan sebanyak 0.5 gram, 0.55 gram, 0.6 gram, 0.65 gram, 0.7 gram, dan 0.75 gram dalam setiap 1 liter aquades. Generator HHO yang digunakan menggunakan elektroda dari stainless steel 316, dengan spesifikasi : Pipa dalam diameter 1.5 inch, tebal 3 mm, dan panjang 550 mm Pipa luar diameter 2 inch, tebal 3 mm, dan panjang 550 mm. Dari pengujian yang telah dilakukan, didapatkan bahwa pada variasi KOH 0.75 gram per liter H2O mampu menghasilkan laju produksi yang paling besar, akan tetapi temperatur generator menjadi tinggi pula.Selain itu, konsumsi arus menjadi bertambah besar sehingga efisiensi generator menjadi lebih kecil. (Andrian, P.D.2010). Grafik hasil penelitian Andrian Dwi Purnama dapat dilihat pada gambar 2.17.
Gambar 2.17. Grafik hasil penelitian Andrian Dwi Purnama 29
Penelitian tentang komparasi performa Generator HHO dengan Elektroda SS 304 Plat dan Spiral. Didapatkan laju produksi gas HHO terbesar oleh generator HHO yang menggunakan elektroda berbentuk plat dengan nilai tertinggi 0,001175 g/s. Namun effisiensi generator tertinggi dihasilkan oleh generator HHO menggunakan elektroda berbentuk spiral sebesar 54,72% pada temperatur 25° celcius dan arus 1,2 amper. Temperatur dan arus tertinggi pada generator menggunakan elektroda berbentuk plat dengan nilai 74° celcius dan 4,5 Amper (Fitriyana, B. 2011). Grafik hasil penelitian Barkah dapat dilihat pada gambar 2.18
Gambar 2.18. Grafik hasil penelitian Fitriyana B. Pengujian mengenai performa generator dengan penambahan PWM ( Pulse Width Modulator). Dalam penelitian ini yang divariasikan yaitu frekuensi dari PWM tersebut, yakni 5 kHz, 3 kHz, dan 1 kHz serta pengujian tanpa menggunakan PWM atau secara direct. Namun dari hasil penelitian tersebut, yang berkaitan dengan penelitian ini yaitu hasil pengujian dengan sistem direct connection atau tanpa menggunakan PWM. Dari penelitian tersebut didapatkan hasil bahwa laju produksi HHO yang terbesar yaitu yang dihasilkan dari generator
30
HHO tanpa penambahan PWM ( direct) yakni8.99281 x 10-6 – 1.2216 x 10-5m3/s. Begitu pula dengan efisiensi generator maupun flowrate gas HHO didapatkan hasil tertinggi dari generator HHO tanpa penambahan PWM ( direct ). Namun memiliki kelemahan dari generator HHO tersebut tanpa penambahan PWM, yakni kenaikan arus maupun temperatur yang cukup drastis (Wardiyanto, 2013).Hasil penelitian tersebut terlihat pada gambar 2.19 di bawah ini:
Gambar 2.19. Grafik dari Hasil Penelitian Wardiyanto
31
( Halaman ini sengaja di kosongkan)
32
BAB 3 METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Penelitian Metode penulisan tesis ini mencakup semua kegiatan yang dilaksanakan untuk memecahkan masalah dan melakukan proses analisa terhadap permasalahan mulai dari awal hingga akhir penyelesaian tesis. Penelitian dilakukan dengan metode eksperimental, yaitu menggunakan elektroda berbentuk kerucut dan plat datar untuk mengetahui performa generator HHO sistem basah. cairan elktrolit yang digunakan adalah aquades dan dicampur dengan KOH sebanyak 1 gram, 3 gram, 5 gram untuk tiap liter aquades. Penelitian eksperimen ini dilaksanakan di Laboratorium Bahan Bakar dan Teknik Pembakaran Jurusan Teknik Mesin FT ITS dan dimulai pada bulan November 2013. 3.2
Rancangan Penelitian Rancangan penelitian adalah uraian tentang prosedur atau langkah-langkah
yang dilakukan oleh peneliti dalam upaya mengumpulkan dan menganalis data. Jenis penelitian yang dipilih adalah penelitian eksperimen. dimulai dengan penentuan tema atau focus dari suatu penelitian dan mungumpulkan informasi yang berkaitan dengan penelitian berupa konsep teori dan hal-hal yang relevan, kemudian menyiapkan segala peralatan yang akan digunakan dalam penelitian berupa pembuatan generator HHO, pembuatan water trap, pembuatan gas flow meter dan menyiapkan peralatan pendukung dan peralatan ukur yang akan digunakan untuk pengujian. setelah pembuatan generator HHO, water trap, gas flowmeter selesai, dilakukan pengujian performa generator HHO baik generator HHO dengan elektroda bentuk kerucut maupun generator HHO dengan elektroda bentuk plat datar. Dari pengujian ini didapatkan data unjuk kerja generator HHO bentuk kerucut dan plat datar yang nantinya di komparasi dan dianalisa sehingga dapat ditarik kesimpulan. Skema flow chart penelitian dapat dilihat pada gambar
3.1 berikut ini.
33
Start Judul: Komparasi penghasilan Gas HHO pada generator sistem basah(wet) dengan susunan kerucut dan plat datar terpasang horisontal
Perancangan dan pembuatan Generator HHO bentuk kerucut dengan Elektroda SS 316L (90x90) mm
Tidak
Perancangan dan pembuatan Generator HHO bentuk Plat datar dengan Elektroda SS 316L (90x90) mm
Apakah system bekerja dengan baik?
Apakah system bekerja dengan baik? Ya
Tidak
Ya
Pengujian performa Generator HHO Elektoda bentukKerucut
Pengujian performaa Generator HHO elektroda bentuk plat datar
Data I yang didapatkan: 1. Arus listrik yang dibutuhkan 2. Tegangan yang dibutuhkan 3. Temperatur Elektrolit Generator
Data II yang didapatkan: 1. Arus listrik yang dibutuhkan 2. Tegangan yang dibutuhkan 3. Temperatur Elektrolit Generator 4. Flowrate Gas HHO
4. Flowrate Gas HHO
Komparasi data I dan II
Analisa kedua data Kesimpulan End Gambar 3.1 Skema flow chart penelitian
34
Studi Literatur: - Tugas Akhir - Tesis - Text Book - Paper - Internet
3.3
Peralatan dan Instrumen Penelitian Instrumen penelitian adalah alat ukur dan alat uji yang digunakan untuk
mendapatkan data penelitian. Instrumen yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: 3.3.1. Generator HHO Untuk mendapatkan referensi generator yang baik, ada beberapa kriteria yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan generator HHO. Kriteria tersebut antara lain: a. Elektroda yang digunakan terbuat dari material yang tahan terhadap korosi dan memiliki konduktifitas listrik yang baik serta tersedia di pasaran (seperti stainless steel type SS 316 L) dengan dimensi (90 x 90 x 1.5 ) mm dengan lingkaran tengah berdiameter 14 mm,
8 buah lingkaran
berdiameter 7 mm dan 4 buah lingkaran berdiameter 5 mm. jumlah plat sebanyak 31 plat dan terdiri dari 6 cell dengan bentuk kerucut dan plat datar sebagai pembanding.
Gambar 3.2. Dimensi Plat 35
Gambar 3.3 Elektroda bentuk kerucut dan Generator HHO tipe wet b. Tabung dan tutup generator terbuat dari bahan yang tahan panas (tahan o
hingga suhu 110 C), dan tidak bereaksi dengan larutan elektrolit. Nb : bisa dari plastic (tapper ware) atau kaca. Dalam penelitian ini menggunakan tabung plastik. c. Tidak terdapat kebocoran pada bejana dan tutupnya ketika telah dipasang, sehingga gas HHO yang dihasilkan tidak keluar selain melalui lubang output. d. Ketika Generator HHO dialiri arus listrik, pada daerah sekitar kedua elektrodanya akan terdapat gelembung-gelembung gas HHO. 3.3.2. Water Trap Selain menghasilkan gas HHO, generator HHO juga mengeluarkan produk berupa uap air. Uap air ini terbentuk karena panas dari generator HHO mampu mengubah air menjadi uap. Oleh karena itu dibutuhkan alat yang dinamakan water trap guna memerangkap uap air yang dihasilkan generator HHO. Water trap sendiri merupakan perangkat berupa wadah yang didalamnya berisi air. Prinsip kerjanya sederhana, gas HHO dan uap air dari generator HHO dialirkan masuk kedalam water trap. kemudian dengan prinsip kondensasi, uap air akan mengembun menjadi air dan gas yang keluar dari water trap yakni gas HHO murni.
36
Gambar 3.4 Water Trap 3.3.3 Peralatan Pendukung 1. HHO Gas Flowmeter HHO Gas Flowmeter ini menggunakan bejana yang berisikan air yang langsung dihubungkan ke Generator HHO. ketika Generator dinyalakan gas HHO akan mengisi tabung penampung gas HHO hingga gas terisi penuh.
Gambar 3.5 flowmeter 2. Baterai Baterai ini digunakan sebagai sumber tegangan generator HHO. Spesifikasi: • Merk : Yuasa • Buatan : Indonesia • Voltase : 12 volt • Type : 95D31R
37
Gambar 3.6 Baterai 3. Charger Baterai Charger beterai digunakan untuk menjaga agar kondisi accu selalu terisi penuh pada saat pengujian. Spesifikasi : • Voltase input : 220 V • Voltase output : 12 V/24 V • Arus output : 20 A
Gambar 3.7 Charger Baterai 3.3.4 Peralatan Ukur 1. Stopwatch Stopwatch digital dengan kemampuan pengukuran 1/100 detik digunakan untuk pencatatan waktu pengujian dan waktu produksi 500 ml gas HHO Spesifikasi :
Merk
: Casio
Buatan
: China
Ketelitian
: 0.01 detik
38
Gambar 3.8 Stopwatch 2. Thermometer Thermometer digunakan untuk mengukur besar temperature di dalam Generator HHO.
Gambar 3.9 Thermometer 3. Thermometer Digital Termometer ini nantinya digunakan untuk mengukur temperatur larutan elektrolit di dalam generator HHO selama proses percobaan. dimana juga sebagai pengaman bila nanti temperatur elektrolit di dalam generator melewati ambang batas atas temperatur kerja generator, diharapkan temperatur kerja generator dibawah 900C
Gambar 3.10 Thermometer digital 39
4. Timbangan Digital Timbangan digital digunakan untuk menimbang massa bubuk KOH. Spesifikasi : • Buatan : Jepang • Type : Libror EB-330D-A • Capacity : 330 g/ 60 g • Readability : 0.01 g/ 0.001 g
Gambar 3.11 Timbangan Digital 5. Gelas Ukur Gelas ukur digunakan untuk mengukur volume air aquades. Spesifikasi : • Merk : Girs werk • Buatan : Western Germany • Type : SBW-borosdilicate-glass 6.5 • Capacity : 500 ml • Accuracy : 50 ml
Gambar 3.12 Gelas Ukur
40
6. Clamp AC/DC Amperemeter Amperemeter digunakan untuk mengukur arus yang dibutuhkan oleh generator HHO untuk melakukan proses elektrolisa air. Spesifikasi : • Merk : Constant Instrument • Range Ampere : 400-1000 Ampere AC/DC • Range voltage : 0,4 – 1000 V DC/ 4 – 700 V AC o
• Range Temperatur : 400 – 750 C o
0 – 400 C o
-40 – 0 C
Gambar 3.13 Clamp AC/DC Amperemeter 7. Voltmeter Voltmeter digunakan untuk mengukur tegangan yang dibutuhkan oleh generator HHO. Spesifikasi : • Merk : Dekco • Buatan : China • Tipe : 37 • Range tegangan : Max. 1000 Volt DC
Gambar 3.14 Voltmeter
41
8. Multimeter digital multimeter ini digunakan untuk mengukur tegangan, kuat arus yang dibutuhkan serta besarnya hambatan pada Generator Brown’s Gas.
Gambar 3.15 Multimeter 9. Voltmeter dan Amperemeter Analog Digunakan untuk menampilkan nilai output dari arus dan tegangan listrik yang keluar dari accu akibat dari diberikannya pembebanan dari generator HHO selama percobaan berlangsung.
Gambar 3.16. Voltmeter dan amperemeter analog 3.4 Prosedur Pengujian Generator HHO tipe WET Langkah-langkah pelaksanaan pengujian laju produksi gas HHO adalah sebagai berikut : 3.4.1. Persiapan Generator HHO Pada tahap ini, disiapkan dan dirakit berbagai peralatan Generator HHO. Adapun yang harus disiapkan dalam tahap ini yaitu : 1. Generator HHO Generator yang digunakan terbuat dari stainless steel type 316 L dengan tebal 1,5 mm. Generator dengan jumlah 31 plat elektroda dimana dimensi luasan plat dari masing-masing berukuran 90 mm x 90 mm.
42
2. Kabel listrik, terminal (skun), dan isolasi. Kabel listrik, terminal dan isolasi merupakan perangkat yang mengalirkan listrik dari power supply ke generator gas HHO. 3. Saluran keluar gas Pada generator type wet cell ini dibuatkan suatu saluran untuk keluar gas HHO dimana saluran keluar akan terhubung terus dengan selang dan flowmeter. 4. Mur, baut, dan ring. Mur, baut, dan ring berfungsi sebagai pengikat antara plat 5. Selang Plastik. Selang plastik digunakan untuk mengalirkan gas HHO dari generator ke flowmeter. 6. Karet Packing Karet packing ini berupa seal atau o-ring, digunakan sebagai pemisah antar plat yang mana nantinya didalam generator akan membentuk ruangan elektrolit dengan ukuran yang telah ditentukan. 7. Pembersihan permukaan elektroda. Permukaan elektroda dibersihkan dari kotoran yang menempel dengan menggunakan lap kain secaran hati-hati.Hal ini selain bertujuan untuk menghindari menempelnya zat-zat yang tidak diinginkan. 3.4.2 Persiapan Alat Ukur Flowrate Gas HHO Untuk pengujian laju produksi gas HHO menggunakan alat ukur sederhana berupa tabung pengukur flowrate gas HHO yang dimasukkan ke dalam bejana air. Penghasilan produksi gas HHO diukur sebanyak 500 cc dalam persatuan waktu pada tabung pengukur flowrate dan bejana air. Pengukuran laju produksi gas HHOi ni menjadi sangat penting karena menentukan kualitas gas HHO agar gas yang dihasilkan tidak bercampur dengan udara.
43
Gambar 3.17 Alat Ukur SederhanaLaju Produksi Gas HHO
Adapun yang harus disiapkan dalam alat ukur ini yaitu : 1.
Bejana Air Bejana air ini cukup dibuat dengan menggunakan bahan plastik, setidaknya dapat menampung air sebanyak 1,5 L dengan tebal 1 mm.
2.
Tabung Pengukur Tabung pengukur ini dibuat dari bahan yang sangat ringan, dengan berat maksimal 20 mg. Volume tabung ini lebih besar dari jumlah penghasilan gas HHO sebanyak 500 cc yang nantinya diukur dalam persatuan waktu.
3.
Selang Plastik. Selang plastik digunakan untuk mengalirkan gas HHO dari generator ke flowmeter.
4.
Pipa Saluran Gas HHO. Pipa saluran gas ini diletakkan di dalam tabung pengukur untuk mengalirkan gas HHO yang akan diukur.
5.
Katup Pembilasan Katup (katup) ini digunakan sebagai drainase gas yang berada di tabung pengukur.
3.4.3 Langkah Persiapan Pengukuran Flowrate Gas HHO Dalam tahapan persiapan ini perlu diperhatikan langkah - langkah untuk pengujian laju produksi gas HHO sebagai berikut : 1.
Siapkan peralatan yang dibutuhkan.
44
2.
Persiapkan rangkaian peralatan seperti Gambar 3.16
Gambar 3.18 Skema pengujian 3.
Siapkan campuran KOH dengan aquades atau larutan elektrolit. Dalam bentuk 1 liter aquades yang dicampur dengan gram KOH. Kemudian masukkan ke dalam generator gas HHO.
4.
masukkan air ke dalam water trap.
5.
Sambungkan generator gas HHO dan water trap menggunakan selang gas HHO. Kemudian pastikan tidak ada sambungan yang bocor.
6.
Untuk menjaga agar tegangan saat pengujian stabil atau tidak drop, accu dihubungkan pada charger accu pada saat pengujian.
7.
Pastikan alat pengukur arus, tegangan, dan termometer bekerja dengan baik.
8.
Pada kedua proses pengujian baik bentuk plat kerucut maupun menggunakan plat datar, sambungkan langsung power supply dari baterai ke generator HHO melalui kabel-kabel. Pastikan sambungan terminal positif dan terminal negatifnya sudah tepat.
9.
Persiapkan Alat Ukur Flowrate Gas HHO.
Masukkan tabung pengukur 500 cc gas HHO ke dalam bejana air.
Isikan air ke dalam bejana sampai air sejajar dengan tanda batas tinggi air pada tabung pengukur flowrate gas HHO.
45
Untuk mengeluarkan udara yang terperangkap di dalam tabung pengukur dan water trap, buka katup pembilasan udara yang berada dibawah tabung pengukur.
Kemudian tutup katup pembilasan udara setelah tabung pengukur menyentuh ujung pipa saluran gas HHO.
10. Sambungkan water trap dan alat ukur flowrate gas HHO menggunakan
selang plastik melalui konektor. Kemudian pastikan tidak ada sambungan yang bocor. 11. Untuk memastikan tidak ada udara yang terperangkap dalam sistem, maka dilakukan langkah pembilasan.
Langkah pembilasan dilakukan beberapa saat sebelum pengujian.
Untuk memulainya dengan menghidupkan sistem produksi gas HHO, dengan menekan saklar ON. Tunggu beberapa menit sampai tabung pengukur gas HHO mencapai skala volume produksi 500 cc, kemudian matikan sistem dengan menekan saklar OFF.
Buang campuran gas HHO dan udara dengan membuka katup pembilasan.Tutup kembali setelah ujung tabung pengukur menyentuh ujung pipa saluran gas HHO.
Ulangi langkah diatas beberapa kali, untuk memastikan tidak ada udara yang terperangkap di dalam sistem. Kemudian dilanjutkan ke tahap pengujian.
3.4.4 Tahap Pengujian Pada tahap ini dilakukan pengujian untuk mengetahui performa generator gas HHO, langkah-langkah yang dilakukan sebagai berikut : o Pengujian bentuk kerucut 1. Ukur dan catat temperatur awal larutan elektrolit. 2. Tekan saklar ON untuk menyalakan sistem. Kemudian mulai tekan ON pada stopwatch untuk menentukan waktu produksi gas HHO setiap 500 cc yang dihasilkan.
46
3. Catat arus (Ampere), tegangan (Volt), dan perubahan temperatur (oC) terhadap perubahan waktu (detik) pada saat pengisian gas HHO. 4. Tekan OFF setelah produksi gas HHO mencapai 500 cc dan catat waktu produksi gas HHO setiap 500 cc yang didapatkan. 5. Ulangi langkah 1 sampai 4 setiap 5 menit, Proses pengujian dilakukan secara kontinu sampai batas waktu tertentu untuk melihat performa dari generator gas HHO bila dioperasikan dalam jangka waktu yang telah ditentukan. 6. Lakukan pengujian ulang pada generator HHO dengan bentuk geometri yang lain.
Tabel 3.1. Lembar Data Pengujian Flowrate Generator Gas HHO Tipe Wet Cell
NO
Waktu Uji (menit)
Tegangan ke Generator (Volt)
Arus ke Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (0C)
1 2 3
47
Waktu Produksi 500cc gas HHO
Halaman ini sengaja dikosongkan
48
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Perhitungan Tujuan dari perhitungan yang dilakukan ini adalah untuk mengetahui
besarnya nilai dari karakteristik setiap komponen unjuk kerja generator gas HHO. Data perhitungan yang digunakan diambil dari data pengujian Generator gas HHO sistem basah (Wet) dengan larutan elektrolit 5 gram KOH/ liter Aquades. Data pengujian
Arus listrik (I)
= 32,8 A
Tegangan listrik (V)
= 12 V
Waktu Produksi Gas (t)
= 32 detik
Volume gas terukur (V)
= 0,5 liter
Properties Gas HHO
Massa Jenis Gas HHO
= 0,4911167 kg/m3
Temperatur Gas HHO
= 250C = 298 K
Tekanan Gas HHO (P)
= 1 atm
Konstanta Gas Universal (𝑅 )
= 0,08206 𝑚𝑜𝑙 .𝐾
Nilai energi entalphi (h) untuk penguraian gas H2O pada kondisi gas
𝐿.𝑎𝑡𝑚
𝐽
ideal, STP:Δh = +285,84 x 103𝑚𝑜𝑙 Reaksi endoterm yang menghasilkan energy entalphi yang bernilai positif (+). 4.1.1
Daya yang dibutuhkan Generator Gas HHO Rumus untuk menghitung konsumsi daya listrik yang digunakan oleh
generator gas HHO adalah: P=VxI = 12 V x 32,8 A = 393.6 Watt
49
Jadi, Daya yang dibutuhkan untuk memproduksi gas HHO sebanyak 500cc adalah 393,6 Watt. 4.1.2 Laju Produksi Gas HHO Laju produksi gas HHO dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: 𝑚 = Q x ρHHO Dimana: 𝑣
Q=𝑡 =
0.5 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 32 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘 𝑥
𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 60 𝑑𝑒𝑡𝑖𝑘
= 0,75 L/menit
Maka : 𝑚 = Q x ρHHO = 0,75 L/menit x 0.491167 kg/(m3x 1000 L/m3) = 4,605 x10ˉ⁴ kg/menit = 0,4605 gram/menit 4.1.3 Spesifik Gas Production Generator HHO (SGP) Nilai dari spesifik gas production pada generator gas HHO ini dapat dirumuskan : 𝑆𝐺𝑃 =
𝐿𝑎𝑗𝑢𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑠𝑖𝐺𝑎𝑠𝐻𝐻𝑂 kerja yang dilakukan per satuan waktu (daya)
𝑆𝐺𝑃 =
𝑚 𝑃
𝑆𝐺𝑃 =
4,605 x10ˉ4
𝑘𝑔 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
𝑥
393,6 𝑊𝑎𝑡𝑡
𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡 60 𝑠
=1.95× 10−8
𝑘𝑔 𝐽
Jadi, produksi gas spesifik yang dihasilkan adalah :1,95 × 10−8
𝑘𝑔 𝐽
4.1.4 Efisiensi Generator Gas HHO Effisiensi Generator HHO dapat dihitung dengan menggunakan rumus sebagai berikut :
50
η = =
Energi yang digunakan untuk elektrolisa Energi yang dibutuhkan generator ∆×𝑛 (𝑉×𝐼)
x 100%
× 100%
Dimana : ∆
= Energi entalphi yang dihasilkan (J/mol)
𝑉
= Volume per detik (Liter/s)
𝑛
= Molaritas senyawa per waktu (mol/s)
V
= Tegangan (Volt)
I
= Arus (Ampere)
Energi yang digunakan untuk elektrolisa (output) Daya (P)
= V× I = 12 V x 32,8 A = 393,6Watt = 393,6 J/s
Energi yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan gas HHO (input) Untuk mencari nilai 𝑛, menggunakan rumus gas ideal: P x 𝑉 = 𝑛 x R x T (Nilai volume dan mol adalah per satuan waktu untuk menyamakan energi yang digunakan per satuan waktu). Dimana : P
= Tekanan gas ideal (atm)
V
= Volume gas terukur (L)
n
= Molaritas senyawa (mol)
𝑅
= Konstanta Gas universal (L.atm/mol.K)
T
= Temperatur, 298oK. 0.5 L
1 atm × (32 dtk ) P ×𝑉 𝑛= = R × T 0,08206 L.atm × 298o K mol .K
𝑛 = 6,39 x 10-4
mol s
51
Sehingga energi yang dibutuhkan generator untuk menghasilkan gas HHO adalah: J
∆𝑓 × 𝑛= 285,84 . 103mol x 6,93 x 10-4
mol s
J
= 182,6397 s Maka, Efisiensi yang didapatkan : ηGen =
ηGen =
∆𝑓×𝑛 𝑉×𝐼
× 100 %
182,6397 J/s 393,6 Watt
×100%
ηGen= 46,40237 % Data hasil pengujian dan perhitungan disajikan dalam bentuk tabel pada lampiran A dan lampiran B.
52
4.2
Analisa Data Perhitungan Generator Gas HHO
4.2.1
Laju Produksi Produksi Gas HHO yang dihasilkan
Laju produksi Gas HHO (gram/menit )
Grafik laju produksi Gas HHO vs waktu pengujian elektroda kerucut susunan horisontal
0.50 0.40
Elektrolit 1 gr/ liter
0.30
Elektrolit 3 gr/ liter
0.20
Elektrolit 5 gr/ liter 0.10 0.00 20
40
60 80 100 Waktu pengujian ( menit )
120
Laju produksi Gas HHO (gram/menit)
Gambar 4.1 Grafik Laju produksi gas HHO vs Waktu pengujian (elektroda kerucut ) Grafik laju produksi vs Waktu pengujian elektroda Plat datar Horisontal
0.40 0.35 0.30 0.25
elektrolit 1 gr/liter
0.20
elektroda 3 gr/liter
0.15 elektroda 5 gr/liter
0.10 0.05 0.00 20
40
60 80 100 waktu pengujian ( menit)
120
Gambar 4.2 Grafik Laju produksi gas HHO vs Waktu pengujian (elektroda plat datar ) Elektrolisa air pada generator gas HHO produk utamanya ialah gas H₂ dan gas O₂ atau dapat dituliskan sebagai gas HHO. semua data yang tertulis dalam grafik adalah gas HHO, artinya terdiri dari gas H₂ dan gas O₂, sehingga untuk 53
mengetahui seberapa banyak gas HHO yang dihasilkan oleh generator gas HHO tersebut dapat dilihat dari laju produksi gas yang di hasilkan. Dari gambar 4.1 dan 4.2 terlihat laju produksi terhadap waktu menunjukkan adanya peningkatan laju produksi gas HHO seiring dengan lamanya waktu pengujian pada sermua generator gas HHO untuk setiap larutan elektrolit yang digunakan. Penambahan jumlah konsentrasi larutan elektrolit yang digunakan mulai dari 1 gram KOH/liter Aquades, 3 gram KOH/liter Aquades, 5 gram KOH/liter Aquades maka, kemungkinan terjadinya tumbukan antar partikel di dalam larutan akan lebih sering terjadi jika dibandingkan dengan yang terjadi pada konsentrasi larutan yang rendah sehingga laju reaksinya akan semakin cepat. makin besar konsentrasi zat yang bereaksi gas HHO yang terbentuk semakin besar pula. Konsentrasi larutan merupakan nilai kepekatan kandungan zat, semakin banyak KOH yang dilarutkan kedalam air maka akan semakin pekat larutan tersebut. Penambahan 1 gram KOH kedalam 1 liter aquades, 3 gram KOH kedalam 1 liter aquades, 5 gram KOH kedalam 1 liter aquades maka akan membuat hambatan listrik pada larutan akan semakin kecil. ini berarti bahwa semakin besar larutan elektrolit ketika terjadi proses elektrolisa maka semakin besar pula laju produksi gas. Dengan demikian dari penambahan konsentrasi KOH diwaktu pengujian yang sama (dimenit ke-25 ) dari 1 gram KOH ke 3 gram KOH terjadi peningkatan laju produksi sebesar 0,11487 gram/ Menit, untuk 1 gram KOH ke 5 gram KOH terjadi peningkatan laju produksi sebesar 0,24558 gram / Menit. Sedangkan pada menit 120 dari 1 gram KOH ke 3 gram KOH terjadi peningkatan laju produksi sebesar 0,16016 gram/ menit, untuk penambahan
1 gram KOH ke 5 gram KOH terjadi
peningkatan laju produksi sebesar 0,30031 gram/menit. terjadi kenaikan laju produksi dari 1 gram KOH ke 3 gram KOH sebesar 100% dan dari 3 gram KOH ke 5 gram KOH terjadi kenaikan sebesar 43,75 %. Sehingga untuk menghasilkan gas HHO dalam jumlah yang banyak hal yang harus dilakukan adalah dengan memperbesar konsentrasi larutan. Larutan elektrolit 5 gram KOH / liter Aquades menghasilkan laju produksi gas HHO sebesar 0,4605 gram/menit pada elektroda bentuk kerucut. Demikian pula arus yang mengalir pada generator gas HHO, Besarnya arus sangat mempengaruhi proses terjadinya elektrolisis. Arus listrik akan 54
mengalir pada larutan yang bersifat konduktor, semakin baik sifat konduktifitas larutan tersebut maka akan semakin baik larutan tersebut menghantarkan arus listrik. Larutan elektrolit dapat menghantarkan arus listrik karena di dalamnya terkandung ion-ion yang dapat bergerak bebas. Dengan semakin banyaknya kandungan elektrolit KOH dalam air, maka air tersebut semakin baik dalam menghantarkan arus listrik. Semakin besar arus yang mengalir maka semakin cepat muncul gelembung- gelembung dipermukaan elektroda. untuk konsentrasi larutan 1 gram KOH/liter Aquades dimulai 7 Amper sampai 11,5 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,160163 gram/menit, untuk konsentrasi larutan 3 gram KOH/liter Aquades dimulai 15 Amper sampai 21,8 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,320326 gram/menit, untuk konsentrasi larutan 5 gram KOH/liter Aquades dimulai 24 Amper sampai 33 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,460469 gram/menit. begitu pula arus yang timbul pada generator HHO bentuk plat datar untuk konsentrasi larutan 1 gram KOH/liter Aquades dimulai 7 Amper sampai 9,5 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,143058 gram/menit, untuk konsentrasi larutan 3 gram KOH/liter Aquades dimulai 15 Amper sampai 20 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,2947 gram/menit, untuk konsentrasi larutan 5 gram KOH/liter Aquades dimulai 24 Amper sampai 31,8 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,334887 gram/menit. Gejala ini berarti semakin besar arus ketika proses elektrolisis maka semakin besar pula laju produksi gas HHO yang dihasilkan. Sehingga untuk menghasilkan gas HHO dalam jumlah yang banyak, hal yang dilakukan dengan memperbesar arus yang masuk.
55
laju produksi Gas HHO (gr/Menit)
Grafik laju produksi HHO vs Waktu pengujian sistem wet , 5 gr KOH/ L aq 0.50 0.45 0.40
kerucut horisontal
0.35 datar horisontal
0.30 0.25 0.20 20
30
40
50
60
70
80
90
100 110 120
Waktu pengujian (menit)
Gambar 4.3 Grafik laju produksi gas HHO vs Waktu pengujian dengan elektroda plat datar dan elektroda bentuk kerucut. Darti gambar 4.3 Menunjukkan bahwa laju produksi gas HHO semakin meningkat seiring dengan bertambahnya waktu, baik pada generator dengan elektroda plat datar maupun generator dengan elektroda bentuk kerucut.Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menghasilkan peningkatan laju produksi yang signifikan yaitu sebesar 0,125569 gram/menit pada konsentrsi larutan elektrolit 5 gram KOH/liter aquades. laju produksi gas HHO pada generator HHO yang menggunakan elektroda bentuk kerucut menghasilkan laju produksi yaitu sebesar 0,4605 gram/menit pada konsentrasi larutan elektrolit 5 gram KOH/liter Aquades selama 120 menit, sedangkan dengan generator gas HHO yang menggunakan elektroda bentuk plat datar yang menghasilkan laju produksi gas HHO sebesar 0,334887 gram/menit pada waktu dan jumlah larutan elektrolit yang sama. Hal ini terjadi karena, Untuk elektroda plat datar sebagian ion – ion bertabrakan dan kemudian memantul kembali ke sembarang arah karena bentuk elektrodanya. Sedangkan elektroda bentuk kerucut karena bentuknya yang agak geometris ion-ion bergerak maju dan memantul kembali kearah yang berlawanan. dan juga densitas muatan seragam pada permukaan elektroda kerucut sehingga menigkatkan pemaanfaatan tenaga input.
56
Sebaliknya pada elektroda plat datar densitas muatan terkonsentrasi pada tepi elektroda dan mencairkan ion di permukaan plat.
Laju Produksi Gas HHO ( gr/Menit )
Grafik Laju produksi Gas HHO vs Arus dengan elektrolit 5 gr KOH/ liter Aquades 0.50 0.45 0.40 kerucut horisontal 0.35 0.30
plat datar horisontal
0.25 0.20 23
25
27 29 Arus (Amper)
31
33
Gambar 4.4 Grafik laju produksi Gas HHO vs Arus pada elektroda kerucut dan elektroda plat datar Dari gambar 4.4 menunjukkan Besarnya arus sangat mempengaruhi proses terjadinya elektrolisis. Semakin besar arus maka semakin cepat muncul gelembung- gelembung dipermukaan elektroda. Perubahan bentuk elektroda menghasilkan arus yang berbeda, pada pengujian ini Arus yang timbul pada generator HHO bentuk kerucut pada konsentrasi larutan 5 gram KOH/liter Aquades pada arus 33 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,460469 gram/menit. untuk konsentrasi larutan 5 gram KOH/liter Aquades pada elektroda plat datar, arus yang dihasilkan sebesar 31,8 Amper menghasilkan laju produksi maksimum sebesar 0,334887 gram/menit. Gejala ini berarti semakin besar arus ketika proses elektrolisis maka semakin besar pula laju produksi gas HHO yang dihasilkan. Sehingga untuk menghasilkan gas HHO dalam jumlah yang banyak hal yang dilakukan dengan memperbesar arus yang masuk.
57
4.2.2 Temperatur Elektrolit pada generator gas HHO
Temperatur Elektrolit (° C)
Grafik Temperatur vs Waktu pengujian elektroda bentuk kerucut 80 70 60 50 40 30 20
Elektrolit 1 gr/ liter Elektrolit 3 gr/ liter Elektrolit 5 gr/ liter 20
40
60
80
100
120
Waktu Pengujian (Menit)
Temperatur Elektrolit (°C )
Gambar 4.5 Grafik temperatur fungsi waktu elektroda kerucut Grafik Temperatur vs Waktu Pengujian elektroda plat datar
80 70 60
elektrolit 1 gr/liter
50
elektrolit 3 gr/liter
40
elektrolit 5 gr/liter
30 20 20
40
60 80 100 Waktu Pengujian (menit)
120
Gambar 4.6 Grafik temperatur fungsi waktu elektroda plat datar Dari gambar 4.5 dan 4.6 Grafik temperatur terhadap fungsi waktu menunjukkan nilai temperatur yang meningkat seiring bertambahnya waktu. jumlah larutan elektrolit yang digunakan mulai dari 1 gram KOH/liter Aquades, 3 gram KOH/liter Aquades, 5 gram KOH/liter Aquades menyebabkan temperatur larutan yang berbeda pula, kenaikan temperatur untuk tiap penggunaan larutan elektrolit pada generator HHO yang menggunakan elektroda kerucut mulai dari 1 gram KOH ke 3 gram KOH bekisar 11 oC, sedangkan kenaikan temperatur dari 1
58
gram KOH ke 5 gram KOH mencapai 20 oC. pada larutan 1 gram KOH/liter Aquades temperatur maksimum mencapai 49 oC, pada larutan elektrolit 3 gram KOH/liter Aquades temperatur maksimum mencapai 60
o
C, peningkatan
temperatur yang sangat signifikan ditunjukkan oleh pengujian generator dengan konsentrasi elektrolit 5 gram KOH/liter aquades temperatur maksimum mencapai 71 oC dalam waktu 120 menit. sedangkan pada generator HHO bentuk plat datar kenaikan temperatur mulai dari 1 gram KOH ke 3 gram KOH bekisar 10 oC, sedangkan kenaikan temperatur dari 1 gram KOH ke 5 gram KOH mencapai 23 o
C. pada larutan 1 gram KOH/liter Aquades temperatur maksimum mencapai 52
o
C, pada larutan elektrolit 3 gram KOH/liter Aquades temperatur maksimum
mencapai 62 oC, peningkatan temperatur yang sangat signifikan ditunjukkan oleh pengujian generator dengan konsentrasi
elektrolit 5 gram KOH/liter aquades
temperatur maksimum mencapai 75 oC dalam waktu 120 menit. Peningkatan ini baik pada elektroda kerucut maupun plat datar disebabkan karena proses elektrolisa yang terjadi pada Generator Gas HHO dipengaruhi oleh besarnya arus listrik yang masuk menuju plat elektroda dan fluida di dalam generator. Seiring waktu kerja generator memproduksi gas HHO, arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut semakin besar, sehingga menimbulkan kenaikan temperatur fluida didalam generator HHO. Hal tersebut diakibatkan arus yang masuk dari sumber listrik (accu), sehingga sebagian arus yang tidak digunakan untuk proses elektrolisa menghasilkan panas yang terus meningkat. Panas yang terbuang ini bila tidak dikontrol dapat menyebabkan bejana yang berisikan larutan elektrolit untuk proses elektrolisa air tersebut rusak dan yang perlu diperhatikan juga adalah menjaga kualitas gas HHO dan menjaga temperatur fluida agar tidak menghasilkan uap air.
59
Temperatur Elektrolit ( ⁰ C )
Grafik Temperatur vs Waktu pengujian dengan elektrolit 5 gram KOH/ liter aquades 80 70 60 50
kerucut horisontal
40
plat datar horisonta
30 20 20
40
60
80
100
120
Waktu pengujian ( menit )
Gambar 4.7 Grafik temperatur vs waktu pengujian dengan elektroda plat datar dan elektroda kerucut (Elektrolit 5 gram KOH/liter Aguades) Dari
Gambar
4.7
terlihat
bahwa
temperatur
meningkat
seiring
pertambahan waktu. kenaikan temperatur ini terjadi pada generator HHO yang menggunakan elektroda benbentuk plat datar maupun elektroda bentuk kerucut, kenaikan temperatur terjadi dikarenakan arus untuk melakuan proses elektrolisis semakin besar seiring bertambahnya waktu. Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menurunkan temperatur larutan sekitar 4 oC, temperatur generator HHO bentuk kerucut mencapai 71 oC untuk larutan elektrolit 5 gram KOH/liter aquades dengan arus sebesar 32,8 Amper sedangkan untuk generator HHO elektroda plat datar temperaturnya mencapai 75oC untuk larutan elektrolit 5 gram KOH/liter aquades dengan arus sebesar 30,5 Amper dalam waktu pengujian selama 120 menit. Nilai arus yang semakin besar, maka energi per detik untuk melakukan proses elektrolisis semakin besar, naiknya temperatur menyebabkan energi gerak partikel bertambah, sehingga tumbukan lebih sering terjadi. Dengan frekuensi tumbukan yang semakin besar, maka kemungkinan terjadinya tumbukan efektif yang mampu menghasilkan reaksi juga semakin banyak sehingga laju produksi gas HHO sebesar 0,4605 gram/menit untuk generator dengan elektroda bentuk kerucut. sedangkan dengan generator gas HHO yang menggunakan elektroda bentuk plat datar menghasilkan laju produksi gas HHO sebesar 0,334887 gram/menit, hal ini disebabkan karena energi yang 60
terbuang melalui panas yang disebabkan pelepasan ion –ion yang terlambat pada elektroda plat datar. 4.2.3
Daya yang Dibutuhkan Generator gas HHO
Daya (watt)
Grafik Daya vs waktu pengujian elektroda kerucut 450 400 350 300 250 200 150 100 50
Elektrolit 1 gr/ lilter Elektrolit 3 gr/ liter Elektrolit 5 gr/ liter
20
40
60
80
100
120
Waktu Pengujian (Menit)
Gambar 4.8 Grafik Daya terhadap waktu pengujian elektroda kerucut
Daya (Watt)
Grafik Daya vs Waktu pengujian elektroda plat datar 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0
elektrolit 1 gr/liter elektrolit 3 gr/liter elektrolit 5 gr/liter
20
40
60
80
100
120
waktu pengujian (menit)
Gambar 4.9 Grafik Daya terhadap waktu pengujian elektroda plat datar Dari gambar 4.8 dan 4.9 memperlihatkan grafik daya yang terus naik untuk semua variasi larutan elektrolit pada pengujian generator HHO. Hal ini
61
menunjukkan bahwa konsumsi daya generator HHO pada pengujian, untuk semua larutan elektrolit semakin meningkat seiring bertambahnya waktu. mulai 1 gram KOH/liter Aquades, 3 gram KOH/liter Aquades, 5 gram KOH/liter Aquades, karena semakin bertambahnya waktu maka temperatur elektrolit akan meningkat, hal ini akan mengakibatkan nilai konduktivitas dari cairan elektrolit tersebut juga akan semakin meningkat, sehingga daya yang dibutuhkan untuk 1 gram KOH/liter Aquades adalah sebesar 134 Watt, untuk 3 gram KOH/liter Aquades adalah sebesar 261 watt, dan untuk 5 gram KOH/liter Aquades adalah sebesar 393,6Watt pada generator HHO bentuk kerucut begitu pula dengan generator HHO bentuk plat datar berturut-turut 1 gram KOH/liter Aqudes adalah sebesar 114 Watt, untuk 3 gram KOH/liter Aquades adalah sebesar 240 Watt, dan untuk 5 gram KOH/liter Aquades adalah sebesar 381,6 Watt. Daya generator yang mengalami peningkatan paling besar pada pengujian yang menggunakan larutan elektrolit
5
gram
KOH/liter aquades dibanding dengan larutan elektrolit 3 gram KOH/liter Aquades, dan larutan elektrolit 1 gram KOH /liter Aquades untuk semua bentuk elektroda. Kenaikan kebutuhan daya pada generator HHO dipengaruhi oleh arus yang digunakan untuk proses elektrolisis. dimana dengan tegangan yang tetap, yaitu 12 volt dan arus listrik yang cenderung meningkat maka daya yang dibutuhkan oleh generator untuk melakukan proses elektrolisis juga akan meningkat. Grafik Daya vs Waktu pengujian elektrolit 5 gr KOH/liter aquades 450
Daya ( waat)
400 350 kerucut horisontal
300
plat datar 250 200 20
40
60 80 Waktu pengujian(menit)
100
120
Gambar 4.10 Grafik Daya vs Waktu pengujian ( elektrolit 5 gram KOH/liter) 62
Dari gambar 4.10 menunjukkan bahwa konsumsi Daya Generator HHO semakin meningkat seiring pertambahan waktu, Hal ini dikarenakan arus yang dibutuhkan untuk proses elektrolisa juga mengalami peningkatan. Daya sendiri merupakan perkalian antara tegangan dan arus. Dari grafik juga terlihat bahwa konsumsi Daya Generator HHO yang menggunakan elektroda bentuk plat datar untuk 5 gram KOH/liter Aquades adalah sebesar 381,6 Watt lebih kecil dibanding dengan generator HHO elektroda bentuk kerucut pada pengujian 5 gram KOH/liter Aquades yang menghasilkan daya sebesar 396,6 Watt. Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menyebabkan perbedaan komsumsi daya pada generator HHO sebesar 15 Watt pada generator HHO bentuk kerucut pada pengujian 5 gram KOH/liter Aquades. Adanya perbedaan nilai konsumsi Daya ini diakibatkan oleh nilai arus yang berbeda yang mempengaruhi daya Generator. 4.2.4
Efisiensi Generator Gas HHO
Grafik Efisiensi vs Waktu pengujian Elektroda kerucut 70 65
Efisiensi (%)
60 55 50
elektrolit 1 gr/liter
45
elektrolit 3 gr/liter
40
Elektrolit 5 gr/liter
35 30 20
40
60 80 Waktu Pengujian (Menit)
100
120
Gambar 4.11 Grafik Efisiensi vs Waktu pengujian elektroda kerucut Dari gambar 4.11 menunjukkan bahwa efisiensi dari generator mengalami penurunan baik pada larutan elektrolit 1 gram KOH/liter Aquades dengan nilai efisiensi 57.98 % ke 46,03 %, larutan 3 gram KOH/liter Aquades dengan nilai
63
efisiensi dari 53.95 % ke 48.57 %, dan untuk larutan elektrolit 5 gram KOH/liter Aquades nilai efisiensi dari 50.73 % ke 46.12 % pada generator gas HHO bentuk kerucut. pada larutan elektrolit 1 gram KOH/liter aquades terjadi penurunan efisiensi yang sangat signifikan, hal ini disebabkan karena terjadi kenaikan arus yang masuk pada generator HHO yang cukup besar sehingga konsumsi daya semakin besar pula yang menyebabakan banyak energi untuk menghasilkan gas HHO yang terbuang melalui panas akibat kenaikan temperatur. begiru juga pada konsentrasi larutan 3 gram KOH/liter Aquades dan larutan 5 gram KOH/liter Aquades juga terjadi penurunan efisiensi tetapi penurunan efisiensinya tidak terlalu signifikan, hal ini disebabkan karena waktu produksi gas yang dihasilkan cukup baik dibandingkan dengan waktu produksi gas pada larutan elektrolit 1 gram KOH/liter Aquades sehingga pemanfaatan energy input untuk memproduksi gas HHO lebih optimal. arus listrik yang mengalir melalui elektroda semakin lama semakin seiring bertambahnya waktu akibatnya dayapun semakin besar, sehingga menimbulkan kenaikan temperatur fluida didalam generator HHO. arus yang tidak digunakan untuk proses elektrolisa menghasilkan panas yang terus meningkat sehingga menyebabkan penurunan efisiensi.
Efisiensi (%)
Grafik efisiensi vs Waktu pengujian elektroda plat datar 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20
elektrolit 1 gr/liter ellektrolit 3 gr/liter elektrolit 5 gr/liter
20
40
60
80
100
120
waktu pengujian(menit)
Gambar 4.12 Grafik Efisiensi vs Waktu pengujian elektroda kerucut Dari gambar 4.14 menunjukkan bahwa efisiensi dari generator mengalami penurunan pada larutan elektrolit 1 gram KOH/liter Aquades dengan nilai
64
efisiensi 52,03 % ke 49,7 %, sedangkan pada larutan 3 gram KOH/liter Aquades dengan nilai efisiensi dari 46,38 % ke 48,7 %, dan untuk larutan elektrolit 5 gram KOH/liter Aquades nilai efisiensi dari 33.8 % ke 34.8 % terjadi kenaikan efisiensi pada generator gas HHO elektroda plat datar sangat kecil. hal ini disebabkan karena konsumsi daya yang semakin besar seiring waktu kerja generator memproduksi gas HHO. arus listrik yang mengalir melalui penghantar tersebut semakin besar, sehingga menimbulkan kenaikan temperatur fluida didalam generator HHO. Hal tersebut diakibatkan arus yang masuk dari sumber listrik (accu), sehingga sebagian arus yang tidak digunakan untuk proses elektrolisa menghasilkan panas yang terus meningkat seiring bertambahnya waktu sehingga menyebabkan penurunan efisiensi.
Grafik Efisiensi vs Waktu pengujian 55
Efisiensi (%)
50 45 40
kerucut horisontal
35 Plat datar horisontal 30 25 20
40
60 80 Waktu pengujian (Menit)
100
120
Gambar 4.13 Grafik Efisiensi vs Waktu pengujian (elektroda plat datar dan elektroda kerucut) Dari Gambar 4.13 menunjukkan bahwa efisiensi generator HHO yang menggunakan elektroda bentuk kerucut mempunyai nilai yang cukup signifikan dengan generator HHO yang menggunakan elektroda plat datar yaitu sebesar 14,44 %. Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menyebabkan perbedaan nilai efisiensi. Nilai efisiensi paling besar terjadi pada generator HHO yang menggunakan elektroda kerucut untuk elektrolit 5 gram KOH/ liter Aquades yaitu sebesar 50.73 % dan nilai efisiensi terkecil terjadi pada
65
generator HHO dengan elektroda plat datar yaitu sebesar 36.3%. Hal ini dikarenakan banyak daya yang terbuang melalui panas pada generator HHO bentuk plat datar sehingga pemanfaatan daya input untuk proses elektrolisis tidak maksimal.
66
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan Dari penelelitian yang dilakukan tentang generator gas HHO sistem wet dapat disimpulkan: 1. Laju produksi gas HHO semakin besar seiring bertambahnya waktu, arus, dan temperatur elektrolit. Laju produksi gas HHO pada generator dengan elektroda bentuk kerucut sebesar 0,460469 gram/menit lebih baik dibanding dengan elektroda plat datar sebesar 0,334887 gram/menit pada konsentrasi larutan elektrolit 5 gram KOH / liter aquades. Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menaikkan laju produksi gas HHO sebesar 0,125582 gram/menit artinya terjadi kenaikan sebesar 37,49%. 2. Konsentrasi larutan merupakan nilai kepekatan kandungan zat, Semakin banyak larutan KOH akan semakin pekat larutan tersebut, maka akan membuat hambatan listrik pada larutan akan semakin kecil. ini berarti bahwa semakin besar larutan elektrolit ketika terjdi proses elektrolisa maka semakin besar pula laju produksi gas. Sehingga untuk menghasilkan gas HHO dalam jumlah yang banyak hal yang harus dilakukan adalah dengan memperbesar konsentrasi larutan. Konsentrasi larutan elektrolit 5 gram KOH / liter aquades menghasilkan laju produksi gas HHO pada elektroda bentuk kerucut sebesar 0,4605 gram/menit dan pada elektroda plat datar sebesar 0,334887 gram/menit, untuk larutan 3 gram KOH/liter aquades menghasilkan laju produksi gas HHO pada elektroda kerucut sebesar 0,320326 gram/menit dan pada elektroda plat datar sebesar 0,2947 gram/menit, untuk larutan elektrolit 1 gram KOH/liter aquades menghasilkan laju produksi gas HHO pada elektroda kerucut sebesar 0,160163 gram/menit dan pada elektroda plat datar sebesar 0,143058 gram/menit. 3. Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menurunkan temperatur larutan sekitar 4 oC atau sebesar 5,3 %. temperatur generator HHO bentuk kerucut mencapai 71oC untuk larutan elektrolit 5 gr KOH/liter aquades dengan arus sebesar 32,8 Amper sedangkan untuk 67
generator HHO elektroda plat datar temperaturnya mencapai 75 oC untuk larutan elektrolit 5 gram KOH/liter aquades dengan arus sebesar 30,5 Amper . Begitu juga dengan efisiensi generator gas HHO mengalami penurunan untuk semua variasi konsentrasi larutan KOH, Perubahan bentuk elektroda plat datar ke elektroda bentuk kerucut dapat menaikkan efisiensi dari 36,29% pada generator gas HHO bentuk plat datar menjadi 50,73 % pada generator gas HHO bentuk kerucut, terjadi kenaikan sebesar 39,7 %. 4. Daya generator gas HHO semakin meningkat seiring dengan bertambahnya arus listrik yang digunakan. Besarnya arus sangat mempengeraruhi proses terjadinya elektrolisis. semakin besar arus maka semakin cepat muncul gelembung- gelembung dipermukaan elektroda. Gejala ini berarti semakin besar arus ketika proses elektrolisis maka semakin besar pula laju produksi gas HHO yang dihasilkan. Nilai konsumsi daya generator elektroda bentuk kerucut yaitu 393,6 Watt lebih besar dibanding dengan nilai konsumsi daya pada generator HHO bentuk plat datar sebesar 381,6 Watt. 5.2 Saran Adapun untuk penelitian tentang gas Brow’s antara lain: 1. Membuat desain generator HHO tipe Wet yang lebih baik lagi, untuk menghindari adanya kebocoran gas yang dapat menurunkan produksi gas HHO. 2. Pengambilan data percobaan yang lebih lama agar mengetahui ketahanan generator gas HHO terhadap temperatur elektrolit yang terjadi didalam generator.
68
DAFTAR PUSTAKA Andrian, P. D. (2010), “Pengaruh Variasi Elektrolit Kalium Hidroksida (Koh)Pada Generator Hho Terhadap Unjuk Kerja & Emisi Gas Buang Mesin Supra X Pgmfi125 Cc”, Tugas akhir, Teknik Mesin ITS, Surabaya. Chang, Raymond. (2004), Kimia Dasar, Jilid 1, Edisi 3, Erlangga, Jakarta. Cobb, H.M. (1999), “Steel Product Manual: Stainless Steel”, Warrendale P.A: Iron & Steel Society. Cole parmer Instrument Co. (2005), 16 Seies Mass And Volumetric Flow Meter, Vernon Hills: DOCPAN16. Daddyo 44907. (2003). “Neutral Plate-Questions”. (Online) http://hho4free.com/neutral plates.html diaskes :21 November 2013 Dopp, R.B. (2007), “Hidrogen Generation Via Water Electrolysis Using Higly Efficient Nanometal Electrodes”, DSE Quantum Sphere, Inc. Fatouh, M., Sheded, H., Eshokary, S. (2013), “Effect of operating and geometric parameters on hydrogen production from an alkali electrolyzer”, International Journal on Power Engineering and Energy (IJPEE) Vol. (4) – No. (4) ISSN Print (2314 – 7318) and Online (2314 – 730X). Fitriana, Barkah. (2011), “Komparasi Performa Generator HHO dengan Elektroda SS 304 Plat dan Spiral”. Tugas Akhir, Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Gaikwad, K.S. (2004), “Development of a Solid Electrolyte for Hydrogen Production”,Thesis, Master of Science in Electrical Engineering Department of Electrical Engineering College of Engineering University of South Florida. Hakim Rahman. (2001),”
pengembangan desain sistem suplai brown’s gas
terkendali model 6 cell tersusun seri dan iplementasinya pada mobil suzuki karimun gx 970 cc”.Tugas Akhir, Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Helmenstine, A.M. (2001), “chemistry Glossary definition of Electrolyte”.
69
Hidayatullah, P. dan Mustari, F. (2008), ”Bahan Bakar Air”,Ufuk Press, Jakarta. Kastono. (2009), “Pengaruh Ukuran
Ion Elektrolit Terhadap Produksi Gas
Hidrogen Pada Elektrolisis Larutan Garam Klorida”, Tesis, Magister Teknik Kimia Institut Teknologi Bandung, Bandung. Kothari, R., Buddhi, D. dan Sawhney, R.L. (2006), Optimization of Electrolytic Input Power for The Production of Hydrogen. Inter. J. Hydrogen Energy, Vol. 31 hal. 2329-2336. Lowrie, Peter., W.E. (2005), Electrolytic Gas, http://waterpoweredcar.com /pdf.files/egas -calculations.pdf,diakses 26 November 2013. Mandal, Biswajit., sirkar, A., Shau, A., De, P., Ray, P. (2012), “Effects of Geometry of Electrodes and Pulsating DC Input on Water Splitting for Production of Hydrogen”, Internatinal Journal of Renewable Energy Research Vol.2, No.1. McMurry, J. dan Rober, C. (2001), Chemistry, New Jersey:Prentice-Hall. Nagai, N., Takeuchi, M., Kimura, T. dan Oka, T. (2003), Existence of Optimum Space Between Electrodes on Hydrogen Production by Water Electrolysis. Inter. J. Hydrogen Energy, Vol. 28, No. 35. O’Connor, Ken. (2006), Guide to Safety of Hydrogen and Hydrogen System, BMS Document GLM-QSA-1700.1 Rossum, J.R. (2000), ”Fundamental Of Metallic Corrosions In Fresh Watre”. Roscoe Moss Company. Putra, Marwan, Arbie. (2010), “Analisa Produktifitas Gas Hidrogen dan Gas Oksigen pada Elektrolisis larutan KOH”, Jurnal Neutrino Vol.2, No.2. Wardiyanto. (2013), ”Pengaruh Penggunaan PWM E-2 VF Terhadap Performa Generator HHO tipe Dry dan Wet Cell Berdimensi 70x70”, Tugas akhir, Teknik Mesin Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya. Tabolt, david. (1998), Corrosion Science and ecnology, Florida: CRC Press LLC. Pyle, Walt., Healy, J., Cortez, R. (1994), “Solar Hydrogen Production by Electrolysis”, Home Power #39. .
70
LAMPIRAN A Data pengujian Generator Gas HHO Tabel A.1 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk kerucut (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 1gr KOH/ liter aquades)
No.
Waktu Pengujian (menit)
Tegangan Rata-rata (Volt)
Arus Masuk Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (°C)
Waktu Produksi (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
7 7.3 7.6 7.9 8.1 8.4 8.8 9.2 9.4 9.6 9.8 10 10.3 10.5 10.6 10.8 11 11.3 11.3 11.5
25 26 27 29 31 33 35 37 37 39 40 42 44 46 47 48 48 49 49 49
120 117 115 111 108 105 100 98 95 95 94 94 94 93 93 92 92 92 92 92
71
Tabel A.2 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk kerucut (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 3gr KOH/ liter aquades)
No.
Waktu Pengujian (menit)
Tegangan Rata-rata (Volt)
Arus Masuk Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (°C)
Waktu Produksi Per 500 cc (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
15 15.6 16 16.5 16.8 17.3 17.7 18.2 18.6 19.2 19.6 20 20.1 20.5 20.7 21 21.1 21.3 21.6 21.8
25 26 27 28 29 30 32 35 39 42 44 47 49 51 54 56 58 60 60 60
62 60 58 57 55 53 51 50 49 48 48 48 47 47 47 46 46 46 46 46
72
Tabel A.3 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk kerucut (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 5 gr KOH/ liter aquades)
No.
Waktu Pengujian (menit)
Tegangan Rata-rata (Volt)
Arus Masuk Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (°C)
Waktu Produksi Per 500 cc (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
24 25 26 27 28 29 30 31 31.5 32 32.2 32.3 32.4 32.5 32.8 32.8 33 33 33 33
25 26 28 29 30 32 35 38 40 45 48 52 55 61 65 67 68 69 71 71
40 39 38 37 37 36 35 35 34 34 33 33 33 32 32 32 32 32 32 32
73
Tabel A.4 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk Plat Datar (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 1gr KOH/ liter aquades)
No.
Waktu Pengujian (menit)
Tegangan Rata-rata (Volt)
Arus Masuk Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (°C)
Waktu Produksi Per 500 cc (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
7 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.7 8.9 9 9.2 9.3 9.5
25 26 27 28 29 30 32 34 36 38 41 43 46 47 49 50 51 52 52 52
135 130 127 125 115 110 108 107 106 106 105 105 104 104 104 103 103 103 103 103
74
Tabel A.5 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk Plat Datar (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 3 gr KOH/ liter aquades)
No .
Waktu Pengujian (menit)
Tegangan Rata-rata (Volt)
Arus Masuk Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (°C)
Waktu Produksi Per 500 cc (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
15 15.6 16.2 16.6 17 17.5 17.7 18.3 18.6 19.2 19.4 19.5 19.5 19.7 19.8 20 20 20 20 20
25 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 46 48 50 52 55 58 60 62 62
70 69 68 66 64 62 60 58 57 56 56 54 54 52 52 50 50 50 50 50
75
Tabel A.6 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk Plat Datar(90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 5 gr KOH/ liter aquades)
No .
Waktu Pengujian (menit)
Tegangan Rata-rata (Volt)
Arus Masuk Generator (Ampere)
Temperatur Elektrolit (°C)
Waktu Produksi Per 500 cc (Detik)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
24 25 25.5 26.4 27 27.4 27.7 28.1 28.5 28.9 29.2 29.6 29.9 30.2 30.5 30.8 31 31.1 31.5 31.8
25 26 29 31 33 36 39 40 44 48 52 56 59 63 67 69 72 73 75 75
60 58 56 55 54 52 52 50 50 48 48 46 46 45 44 44 44 44 44 44
76
LAMPIRAN B Data Perhitungan Generator Gas HHO Tabel B.1 Data Perhitungan Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk kerucut (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 1gr KOH/ liter aquades)
Debit
𝑚
SGP
η Generator
(mol/s)
Daya Generator (Watt)
(L/menit)
(gr/menit)
(gr/J)
(%)
0.000170389 0.000174758 0.000177797 0.000184204 0.000189321 0.00019473 0.000204467 0.000208639 0.000215228 0.000215228 0.000217518 0.000217518 0.000217518 0.000219856 0.000219856 0.000222246 0.000222246 0.000222246 0.000222246 0.000222246
84 87.6 91.2 94.8 97.2 100.8 105.6 110.4 112.8 115.2 117.6 120 123.6 126 127.2 129.6 132 135.6 135.6 138
0.25 0.256410256 0.260869565 0.27027027 0.277777778 0.285714286 0.3 0.306122449 0.315789474 0.315789474 0.319148936 0.319148936 0.319148936 0.322580645 0.322580645 0.326086957 0.326086957 0.326086957 0.326086957 0.326086957
0.12279175 0.125940256 0.128130522 0.132747838 0.136435278 0.140333429 0.1473501 0.150357245 0.155105368 0.155105368 0.156755426 0.156755426 0.156755426 0.158440968 0.158440968 0.160163152 0.160163152 0.160163152 0.160163152 0.160163152
0.024363442 0.023961236 0.023415666 0.023338227 0.023394252 0.023203279 0.023256013 0.022698859 0.02291746 0.022440013 0.022215905 0.021771587 0.021137463 0.0209578 0.020760085 0.020597113 0.02022262 0.019685737 0.019685737 0.019343376
57.98086614 57.02368289 55.72531757 55.54102812 55.67435706 55.21987251 55.34537222 54.0194405 54.53967252 53.40342934 52.8700907 51.81268889 50.30358145 49.87601388 49.40548545 49.01764046 48.12641063 46.84871831 46.84871831 46.03395799
𝑛
77
Tabel B.2 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk kerucut (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 3 gr KOH/ liter aquades)
Debit
𝑚
SGP
η Generator
(mol/s)
Daya Generator (Watt)
(L/menit)
(gr/menit)
(gr/J)
(%)
0.000329785 0.000340778 0.000352529 0.000358713 0.000371757 0.000385786 0.000400915 0.000408933 0.000417279 0.000425972 0.000425972 0.000425972 0.000435035 0.000435035 0.000435035 0.000444492 0.000444492 0.000444492 0.000444492 0.000444492
180 187.2 192 198 201.6 207.6 212.4 218.4 223.2 230.4 235.2 240 241.2 246 248.4 252 253.2 255.6 259.2 261.6
0.483870968 0.5 0.517241379 0.526315789 0.545454545 0.566037736 0.588235294 0.6 0.612244898 0.625 0.625 0.625 0.638297872 0.638297872 0.638297872 0.652173913 0.652173913 0.652173913 0.652173913 0.652173913
0.237661452 0.2455835 0.254051897 0.258508947 0.267909273 0.278019057 0.288921765 0.2947002 0.30071449 0.306979375 0.306979375 0.306979375 0.313510851 0.313510851 0.313510851 0.320326304 0.320326304 0.320326304 0.320326304 0.320326304
0.02200569 0.021864628 0.022053116 0.021760012 0.022148584 0.022320091 0.022671199 0.022489332 0.022454786 0.022206263 0.021753074 0.021318012 0.021663271 0.021240573 0.02103535 0.021185602 0.021085196 0.020887213 0.020597113 0.020408149
52.36981458 52.03411064 52.48268056 51.7851436 52.70987831 53.11803638 53.95361422 53.52079951 53.4385863 52.84714362 51.76863048 50.73325787 51.55491432 50.54896477 50.06056898 50.41814447 50.17919592 49.70802976 49.01764046 48.56793733
𝑛
78
Tabel B.3 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda bentuk kerucut (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 5 gr KOH/ liter aquades)
Debit
𝑚
SGP
η Generator
(mol/s)
Daya Generator (Watt)
(L/menit)
(gr/menit)
(gr/J)
(%)
0.000511166 0.000524273 0.00053807 0.000552612 0.000552612 0.000567963 0.00058419 0.00058419 0.000601372 0.000601372 0.000619596 0.000619596 0.000619596 0.000638958 0.000638958 0.000638958 0.000638958 0.000638958 0.000638958 0.000638958
288 300 312 324 336 348 360 372 378 384 386.4 387.6 388.8 390 393.6 393.6 396 396 396 396
0.75 0.769230769 0.789473684 0.810810811 0.810810811 0.833333333 0.857142857 0.857142857 0.882352941 0.882352941 0.909090909 0.909090909 0.909090909 0.9375 0.9375 0.9375 0.9375 0.9375 0.9375 0.9375
0.36837525 0.377820769 0.387763421 0.398243514 0.398243514 0.409305833 0.421000286 0.421000286 0.433382647 0.433382647 0.446515455 0.446515455 0.446515455 0.460469063 0.460469063 0.460469063 0.460469063 0.460469063 0.460469063 0.460469063
0.021318012 0.020990043 0.020713858 0.020485777 0.019754143 0.01960277 0.019490754 0.01886202 0.019108582 0.018810011 0.019259638 0.019200011 0.019140752 0.019678165 0.019498182 0.019498182 0.019380011 0.019380011 0.019380011 0.019380011
50.73325787 49.95274621 49.29547324 48.75268024 47.01151309 46.65127161 46.38469291 44.88841249 45.47518913 44.7646393 45.83467679 45.69277377 45.55174669 46.83069957 46.40237 46.40237 46.12114352 46.12114352 46.12114352 46.12114352
𝑛
79
Tabel B.4 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda Plat datar (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 1 gr KOH/ liter aquades)
Debit
𝑚
SGP
η Generator
(mol/s)
Daya Generator (Watt)
(L/menit)
(gr/menit)
(kg/J)
(%)
0.000151457 0.000157282 0.000160997 0.000163573 0.000177797 0.000185879 0.000189321 0.00019109 0.000192893 0.000192893 0.00019473 0.00019473 0.000196602 0.000196602 0.000196602 0.000198511 0.000198511 0.000198511 0.000198511 0.000198511
84 86.4 87.6 88.8 90 91.2 92.4 93.6 94.8 97.2 98.4 99.6 100.8 102 104.4 106.8 108 110.4 111.6 114
0.222222222 0.230769231 0.236220472 0.24 0.260869565 0.272727273 0.277777778 0.280373832 0.283018868 0.283018868 0.285714286 0.285714286 0.288461538 0.288461538 0.288461538 0.291262136 0.291262136 0.291262136 0.291262136 0.291262136
0.109148222 0.113346231 0.116023701 0.11788008 0.128130522 0.133954636 0.136435278 0.137710374 0.139009528 0.139009528 0.140333429 0.140333429 0.141682788 0.141682788 0.141682788 0.14305835 0.14305835 0.14305835 0.14305835 0.14305835
0.021656393 0.021864628 0.022074525 0.02212464 0.023727874 0.024480014 0.024609538 0.024521078 0.024439087 0.023835653 0.023769212 0.023482836 0.023426387 0.023150782 0.022618581 0.022324961 0.022076906 0.021596973 0.021364748 0.020914963
51.53854768 52.03411064 52.53362912 52.65289466 56.4683218 58.25828655 58.56653145 58.35601193 58.16088793 56.72481663 56.56669867 55.88517218 55.75083283 55.09494067 53.82839031 53.12962535 52.53929618 51.39713757 50.84448017 49.77407006
𝑛
80
Tabel B.5 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda Plat datar (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 3 gr KOH/ liter aquades)
Debit
𝑚
SGP
η Generator
(mol/s)
Daya Generator (Watt)
(L/menit)
(gr/menit)
(gr/J)
(%)
0.000292095 0.000296328 0.000300686 0.000309798 0.000319479 0.000329785 0.000340778 0.000352529 0.000358713 0.000365119 0.000365119 0.000378642 0.000378642 0.000393205 0.000393205 0.000408933 0.000408933 0.000408933 0.000408933 0.000408933
180 187.2 194.4 199.2 204 210 212.4 219.6 223.2 230.4 232.8 234 234 236.4 237.6 240 240 240 240 240
0.428571429 0.434782609 0.441176471 0.454545455 0.46875 0.483870968 0.5 0.517241379 0.526315789 0.535714286 0.535714286 0.555555556 0.555555556 0.576923077 0.576923077 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
0.210500143 0.21355087 0.216691324 0.223257727 0.230234531 0.237661452 0.2455835 0.254051897 0.258508947 0.263125179 0.263125179 0.272870556 0.272870556 0.283365577 0.283365577 0.2947002 0.2947002 0.2947002 0.2947002 0.2947002
0.019490754 0.01901272 0.018577788 0.018679529 0.018810011 0.01886202 0.019270519 0.019281413 0.019303237 0.019033939 0.018837713 0.019435225 0.019435225 0.019977833 0.019876934 0.020465292 0.020465292 0.020465292 0.020465292 0.020465292
46.38469291 45.24705273 44.21198943 44.45411424 44.7646393 44.88841249 45.86057209 45.88649666 45.93843384 45.29755167 44.8305666 46.25254279 46.25254279 47.54385744 47.30373694 48.70392756 48.70392756 48.70392756 48.70392756 48.70392756
𝑛
81
Tabel B.6 Data Pengujian Generator Gas HHO Menggunakan elektroda Plat datar (90 mm x 90 mm, 6 cell 4 netral, 5 gr KOH/ liter aquades) Debit
𝑚
SGP
η Generator
(mol/s)
Daya Generator (Watt)
(L/menit)
(gr/menit)
(kg/J)
(%)
0.000340778 0.000352529 0.000365119 0.000371757 0.000378642 0.000393205 0.000393205 0.000408933 0.000408933 0.000425972 0.000425972 0.000444492 0.000444492 0.00045437 0.000464697 0.000464697 0.000464697 0.000464697 0.000464697 0.000464697
288 300 306 316.8 324 328.8 332.4 337.2 342 346.8 350.4 355.2 358.8 362.4 366 369.6 372 373.2 378 381.6
0.5 0.517241379 0.535714286 0.545454545 0.555555556 0.576923077 0.576923077 0.6 0.6 0.625 0.625 0.652173913 0.652173913 0.666666667 0.681818182 0.681818182 0.681818182 0.681818182 0.681818182 0.681818182
0.2455835 0.254051897 0.263125179 0.267909273 0.272870556 0.283365577 0.283365577 0.2947002 0.2947002 0.306979375 0.306979375 0.320326304 0.320326304 0.327444667 0.334886591 0.334886591 0.334886591 0.334886591 0.334886591 0.334886591
0.014212008 0.014113994 0.014331437 0.014094553 0.014036551 0.014363624 0.014208061 0.014566044 0.014361608 0.01475295 0.014601378 0.015030326 0.01487952 0.015059081 0.015249845 0.015101307 0.01500388 0.014955636 0.014765723 0.014626423
33.82217191 33.58891556 34.10639185 33.54264983 33.40461424 34.18299239 33.81277948 34.66471712 34.17819478 35.10952102 34.74880676 35.76962952 35.41073692 35.83806296 36.29204736 35.93855339 35.70669176 35.59187924 35.13991887 34.8084102
𝑛
Tabel B.7 Data Perhitungan yang diketahui
Volume gas terukur (L)
Entalphy (ΔHg) (J/mol)
0.5
285840
Konstanta gas
ρ HHO (kg/m³) 0.491167
Universal R
Tekanan
Temperatur
(L.atm/mol.K)
gas Ideal (atm)
gas HHO (K)
0.08206
1
298
82
LAMPIRAN C Tabel .1 Properties Gas Hidrogenpada Kondisi Temperatur dan Tekanan Standar o
Reference Temperature Standard pressure (1atm) psia o Density (at 527.7 R& 1 atm) Spesific Volume (at o 527.7 R& 1 atm) Spesific Heat Velocity of Sound Heat of Combustion Flammability limits Hydrogen-air mixture Hydrogen-oxygen mixture Explosive limits Hydrogen-air mixture Hydrogen-oxygen mixture Minimum spark ignation energy at 1 atm In air In Oxygen
o
68 F
527.7 R
14.69 kPa .00523 lb/ft 3 191.4 ft /lb
101.325 abs 3
3
83.7 g/m 3 0.0119 m /g
Cp = 3.425 Btu/lb-R Cv = 2.419 Btu/lb-R 4246 ft/sec Low = 51596 Btu/lb High = 61031 Btu/lb
Cp = 14.33 J/g-K Cv = 10.12 J/g-K 1294 m/sec Low = 119.93 kJ/g High = 141.86 kJ/g
Lower = 4.0 % volume Lower = 4.0 % volume
Upper = 75 % volume Upper = 95 % volume
Lower = 1.8 % volume Lower = 15 % volume
Upper = 59 % volume Upper = 90 % volume
-8
1.9 x 10 Btu -9 6.6 x 10 Btu
0.02 mJ 0.007 mJ
Sumber: NASA Glenn Research Center Glenn Safety Manual (Ken O’Connor, 2006)
Tabel .2 Entalpi Pembakaran dari berbagai Zat pada 298 oK, 1 atm Nama Zat Karbon Hidrogen Belerang Karbonmonoksida Metana Asitilen Metanol Isooktana
0
-1
∆Hc (kJ mol )
-393.5
-285.85 -241.8 -297 -283 -802 -1256 -638 -5460
PersamaanReaksiPembakaran C(s) + O2(g) CO2(g) H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l) S(s) + O2(g) SO2(g) CO(g) + 1/2O2(g) CO2(g) CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) +2H2O(g) C2H2(g) + 21/2O2(g) 2CO2(g) +H2O(g) CH3OH(l) + 11/2O2(g) CO2(g) +2H2O(g) C8H18(l) + 121/2O2(g) 8CO2(g) +9H2O(g)
Sumber: http://www.chem-is-try.org
71
o
298 K
Biografi Penulis SAHARUDDIN, ST. Lahir di Sorong 17 September 1975. anak kedua dari 7 besaudara dari ayahanda Nurdin Loge (alm.) dan ibunda Sehat Mansur. Menikah dengan Sinaba dan dikarunia dua orang putra, Muhammad Hilmy Saharuddin (5Th) dan Ahmad Dzaky Saharuddin (2,5Th). Menyelesaikan Sekolah SD tahun 1989, dan Sekolah menengah pertama pada SMP N 1 sorong tahun 1992 serta menyelesaikan SLTA pada SMA N 1 Sorong pada tahun 1995. Kemudian menyelesaika kuliah sarjana pada Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin Makassar pada tahun 2001. Dan pada tahun 2012, penulis melanjutkan strata dua melalui program beasiswa Instansi dari Kementerian Kelautan dan Perikanan tahun 2012 di program pascasarjana Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember bidang keahlian Rekayasa Konversi Energi dan selesai tahun 2014. Sekarang bekerja pada Sekolah Usaha Perikanan Menengah Sorong dibawah Kementerian Kelautan dan Perikanan. Sebagai Tenaga pengajar (Guru).
