LAPORAN TUGAS AKHIR
Prototype Hydrogen Fuel Generator Type Dry Cell (Produksi Gas Hidrogen Ditinjau Dari Pengaruh Jumlah Plat Netral Dengan Elektrolit Nacl Sebagai Penghemat Bahan Bakar Speda Motor)
Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan S1 (Terapan) pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang
OLEH : SYAFARIYADI ACHMAD GOZALI 0611 4041 1558
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR Prototype Hydrogen Fuel Generator Type Dry Cell (Produksi Gas Hidrogen Ditinjau Dari Pengaruh Jumlah Plat Netral Dengan Elektrolit Nacl Sebagai Penghemat Bahan Bakar Speda Motor)
Oleh: SYAFARIYADI ACHMAD GOZALI NIM 0661140411558
Pembimbing I,
Palembang, Juli 2015 Pembimbing II,
Yohandri Bow, S.T,M.S. NIP 197110231994031002
Ir. Erlinawati, M.T. NIP 196107051988112001
Mengetahui, Ketua Program Studi SarjanaTerapan (D IV) Teknik Energi
Mengetahui, Ketua Jurusan Teknik Kimia
Ir. Arizal Aswan, M.T. NIP 195804241993031001
Ir. Robert Junaidi, M.T. NIP.196607121993031003 ii
Motto :
Gantungkan cita-cita mu setinggi langit. Jika engkau jatuh, engkau akan jatuh di antara bintang-bintang (Ir Soekarno)
KupersembahanUntuk : Allah SWT beserta Rasul-Nya yang selalu menemani setiap langkah kaki ini. Kedua orang tua yang telah bersusah payah memberikan yang terbaik untukku dan tanpa lelah selalu mendoakanku. Adik- Adikku yang selalu memberikusemangat dan doa Semua keluarga besarku yang selalu mendoakanku. Kedua pembimbingku Yohandri Bow,S.T,M.S. dan Ir. Erlinawati, M.T yang tanpa lelah memberikan bimbingan sampai selesainya laporan ini. Pak Ahmad Zikri, S.T. M.T yang selalu memberikan saran dan masukan kepada kami. Pak Widodo yang selalu menolong dan memberikan masukan sampai alat yang kami buat selesai. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Beserta Staff di jurusan Teknik Energi dan Teknik Kimia terima kasih atas segala bantuannya. TemanSeperjuangan Energi B Teman – Teman di DIV Teknik Energi dan Jurusan Teknik Kimia Polsri.
ii
ABSTRAK PROTOTYPE HYDROGEN FUEL GENERATOR DRY CELL TYPE (Produksi Gas Hidrogen ditinjau dari Pengaruh Jumlah Plat Netral dengan Elektrolit NaCl Sebagai Penghemat Bahan Bakar Sepeda Motor) (Syafariyadi Achmad G, 2015,68 Lembar,20 Tabel,19 Gambar, 4 Lampiran) Proses elektrolisis merupakan salah satu metode pemanfaatan air sebagai energi alternatif dengan mengubah air menjadi bentuk gas. Perubahan air menjadi gas dengan mengalirkan listrik kedalam air melalui plat, jumlah plat berpengaruh terhadap produk gas yang dihasilkan. Dengan menggunakan jumlah plat yang tepat maka dapat mengoptimalkan gas yang didapat. Oleh sebab itu dilakukan perancangan protype hydrogen fuel generator type dry cell.variasi jumlah plat netral merupakan variabel tak tetap yang digunakan untuk menghitung pemakaian sumber selama proses elektrolisis. Dari hasil perhitungan, gas hidrogen yang dihasilkan meningkat dengan semakin sedikitnya jumlah plat netral. Pada jumlah plat 11 gas dihasilkan sebanyak 122 ml sedangkan gas yang dihasilkan dimanfaatkan untuk penghemat bahan bakar speda motor dengan memasukan gas hasil bersaan dengan udara input pada speda motor. Penghematan motor terbesar yaitu 20% pada penambahan gas yang dihasilkan pada jumlah plat 11.
Kata Kunci :Air, Hidrogen, Listrik, Jumlah Plat, Penghematan.
ii
ABSTRACT PROTOTYPE HYDROGEN FUEL GENERATOR DRY CELL TYPE (Hydrogen gas production in terms of Effect Number Plate Neutral with NaCl Electrolytes For Saving Fuel Motorcycles) (Syafariyadi Achmad G, 2015, 68 Pages,20 Tables,19 Pictures, 4 Appendixes) Electrolysis process is one method of using water as an alternative energy to convert water into gaseous form. Change water into a gas by electric discharge into the water through the plate, the number plate affect the product gas is generated. By using the right number plate, it can optimize the gas obtained. Therefore, to design hydrogen fuel generator protype type cleaning cell.variasi neutral plate number is not fixed variables used to calculate the resource usage during the electrolysis process. From the calculation, the hydrogen gas generated increases as the least amount of neutral plate. At the plate number 11 produced as much as 122 ml of gas while the gas produced is used for fuel saver motorcycles with gases entering the air bersaan with input on motorcycles. Saving the biggest motor that is 20% on the addition of gas produced on the number plate 11.
Keywords: Air, Hydrogen, Electric, Total Plate, savings.
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas segala Rahmat dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Prototype Hydrogen Fuel Generator Type Dry Cell (Produksi Gas Hidrogen Ditinjau Dari Prngaruh Jumlah Plat Netral Dengan Elektrolit Nacl Sebagai Penghemat Bahan Bakar Speda Motor).” Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi di Politeknik Negeri Sriwijaya. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi rancang bangun yang dilakukan pada bulan April - Juni 2015. Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada yang terhormat : 1. RD. Kusumanto, S.T, M.M, selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya. 2. Ir. Robert Junaidi, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 3. Zulkarnain, S.T, M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya. 4. Ir. Irawan Rusnadi, M.T, selaku Pembantu Direktur III Politeknik Negerri Sriwijaya serta Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini. 5. Ir. Arizal Aswan, M.T, selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya 6. Yohandri Bow, S.T,M.S, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini.
ii
7. Ir. Erlinawati, M.T, selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir ini. 8. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan Teknik Kimia dan Teknik Energi atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 9. Kedua orang tua, teman –teman dan saudara yang telah memberikan doa, restu, motivasi, bantuan moril dan semangat serta dukungannya selama penyelesaian Tugas Akhir ini. 10. Terima kasih kepada teman seperjuangan Saipul Rijal Juniansyah, Ridho Nendra Dewantara, dan Grace Reza atas segala bantuannya, secara langsung maupun tak langsung. 11. Teman-teman 8 EGB dan teman-teman Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang Angkatan 2011 yang tidak bisa disebutkan namanya satu persatu, terima kasih atas masukan dan bantuannya yang telah diberikan selama ini. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk penyempurnaan tugas akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Palembang, Juni 2015
Penulis
ii
DAFTAR ISI
ABSTRAK...........................................................................................................iv KATA PENGANTAR ........................................................................................ vi DAFTAR ISI ....................................................................................................... viii DAFTAR TABEL .............................................................................................. x DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xii DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xiii BAB I. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................................................... 1 1.2 Tujuan .................................................................................................. 3 1.3 Manfaat ................................................................................................ 3 1.4 Rumusan Masalah ................................................................................ 4 BAB II. URAIAN PROSES 2.1 Elektrolisis ........................................................................................... 5 2.1.1 Jenis Elektrolisis ......................................................................... 7 2.1.2 Netral Plat Generator .................................................................. 9 2.2 Elektrolit ............................................................................................... 10 2.2.1 Jenis Elektrolit ............................................................................. 12 2.3 Elektroda.............................................................................................. 16 2.3.1 Jenis Elektroda ............................................................................. 17 2.3.2 Baja Tahan Karat .......................................................................... 16 2.4 Air ......................................................................................................... 19 2.5 Hidrogen ............................................................................................... 20 2.5.1 Karakteristik Gas Hidrogen ....................................................... 21 2.5.2 Produksi Hidrogen .................................................................... 22 2.5.3 Kegunaan Hidrogen .................................................................. 24 2.6 Pengertian Mesin Otto .......................................................................... 26 2.6.1 Reaksi Pembakaran ..................................................................... 26 2.7 Menghitung Jumlah Gas Yang Dihasilkan Pada Proses Elektrolisis .... 27 2.8 Menghitung Energi Yang Digunakan pada Proses Elektrolisis ............ 28 2.9 Menghitung Efisiensi Arus ................................................................... 29 2.10 Menghitung Energi yang Digunakan pada Proses Elektrolisis ............. 29 2.11 Menghitung Konsumsi Bahan bakar pada Motor Bakar ....................... 30 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pendekatan Desain Fungsional .............................................................. 31 3.2 Pendekatan Desain Struktural ................................................................. 31 3.2.1 Desain Alat Hydrogen fuel Generator Tipe Dr Cell...................... 32 3.2.2 Menghitung Volume Penampung Air atau Bubbler. ..................... 35 3.2.3 Demensi Lempeng Elektroda ......................................................... 35 3.3 Waktu dan Tempat .................................................................................. 37 3.4 Alat dan Bahan ........................................................................................ 37 3.4.1 Bahan yang Digunakan .................................................................. 37 ii
3.4.2 Alat yang Digunakan ..................................................................... 37 3.5 Perlakuan dan Rancangan Percobaan .................................................... 37 3.6 Prosedur Percobaan ................................................................................. 38 3.6.1 Pembuatan Reaktor Elektrolisis, Tabung Penampung air dan Tabung Absorber .................................................................................... 38 3.6.2 Prosedur Percobaan Hydrogen Fuel Generator ............................. 39 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil dan Pembahasan .................................................................... .... 40 4.2 Pembahasan ...................................................................................... .... 42 4.2.1 Pengaruh Jumlah Plat Netral terhadap Produksi Gas Hidrogen .. 42 4.2.2 Pengaruh Jumlah Plat Netral Terhadap Efisiensi Arus ............... 44 4.2.3 Pengaruh Jumlah Plat Netral Terhadap Energi yang Digunakan 45 4.2.4 Pemanfaatan Gas Hasil Elektrolisis Sebagai Penambah Bahan Bakar Pada Speda Motor ...................................................................... 46 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ....................................................................................... .... 49 5.2 Saran ................................................................................................ .... 49 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 50 LAMPIRAN.........................................................................................................51
ii
DAFTAR TABEL Tabel Halaman 1. Nilai Potensial Reduksi Standar Beberapa Elektroda .......................................11 2. jenis dari elektrolit ............................................................................................ 15 3. Sifat Fisika dan Kimia Air........... ..................................................................... 20 3. Sifat Fisik Gas Hidrogen ................................................................................... 22 5. Jumlah gas hasil Proses Elektrolisis ................................................................. 36 6. Efisiensi Arus Proses Elektrolisis ..................................................................... 46 7. Konsumsi Energi Proses Elektrolisis ................................................................ 47 8. Konsumsi Bahan Bakar motor Bakar ............................................................... 48 9. Hasil Proses Elektrolisis Jumlah Plat 19 Lempeng Tegangan 12 Volt ............. 49 10. Hasil Proses Elektrolisis Jumlah Plat 15 Lempeng Tegangan 12 Volt ........... 49 11. Hasil Proses Elektrolisis Jumlah Plat 11 Lempeng Tegangan 12 Volt ........... 49 12. Data Berat Reaktor Sebelum Dan Sesudah ..................................................... 49 13. Data Konsumsi Bensin Tanpa Penambahan Dan Penambahan Gas Elektrolisis Pada Motor Bakar ................................................................................................. 49 14. Jumlah Gas yang Dihasilkan Secara Teori ..................................................... 54 15. Jumlah Gas yang Dihasilkan Secara Praktek .................................................. 56 16. Oksigen Yang Terbentuk ................................................................................ 56 17. Massa H2o Yang Terserap di Absorber .......................................................... 57 18. Neraca Massa Reaktor Jumlah Plat 19 Lempengdan tegangan 12 volt .......... 58 19. Neraca Massa Reaktor Jumlah Plat 15 Lempengdan tegangan 12 volt .......... 58 20. Neraca Massa Reaktor Jumlah Plat 11 Lempengdan tegangan 12 volt .......... 59 21. Neraca Massa Bubbler jumlah plat 19 lempeng tegangan 12 volt .................. 59 22. Neraca Massa Bubbler jumlah plat 15 lempeng tegangan 12 volt .................. 59 23. Neraca Massa Bubbler jumlah plat 11 lempeng tegangan 12 volt .................. 60 24. Neraca Massa Absorber jumlah plat 19 lempeng tegangan 12 volt … ........... 60 25. Neraca Massa Absorber jumlah plat 15 lempeng tegangan 12 volt.... ............ 60 26. Neraca Massa Absorber jumlah plat 11 lempeng tegangan 12 volt … ........... 61 27.Efisiensi Arus Proses Elektrolisis ....................................................................65 28. Konsumsi Energi Proses Elektrolisis ..............................................................66 29. Konsumsi Bahan Bakar Motor Bakar .............................................................66
ii
DAFTAR GAMBAR Gambar Halaman 1. Sel Elektrolisis .................................................................................................. 7 2. Reaktor Elektrolisis Tipe Basah ........................................................................ 8 3. Reaktor Elektrolisis Tipe Kering ...................................................................... 9 4. Netral Plat ......................................................................................................... 9 5. Reaksi Anoda Katoda ....................................................................................... 17 6. Stainless Steel ................................................................................................... 19 7. Diagram Siklus Otto ......................................................................................... 26 8. Tampak Samping Hydrogen Fuel Generator Tipe Dry Cell .......................... 33 9. Tampak Depan Hydrogen Fuel Generator Tipe Dry Cell ............................... 34 10. Tampak Atas Hydrogen Fuel Generator Tipe Dry Cell ................................ 35 11. Demensi Lempeng Elektroda .......................................................................... 36 12. Volume Hasil .................................................................................................. 42 13. Efisiensi Arus Proses Elektrolisis ................................................................... 43 14. Konsumsi Energi Untuk Pembentukan Gas Hidrogen .................................... 44 15. Penggunaan Bensin Sebelum dan Setelah Penambahan Gas Hasil Ektrolisis 46 16. Siklus Otto ...................................................................................................... 46 17. Proses Kinerja Motor Empat Langkah ............................................................ 47 18. Neraca Massa pada Proses jumlah Plat 19 Lempeng Tegangan 12 volt ......... 62 19. Neraca Massa pada Proses jumlah Plat 15 Lempeng Tegangan 12 volt ......... 63 20. Neraca Massa pada Proses jumlah Plat 11 Lempeng Tegangan 12 volt ......... 64 21. Reaktor Elektrolisis ......................................................................................... 67 22. Storage Gas ..................................................................................................... 67 23. Tabung Absorber ............................................................................................ 68 24. Panel Listrik .................................................................................................... 68 15. Tabung Bubbler .............................................................................................. 68 26. Silica Gel ......................................................................................................... 68
ii
DAFTAR LAMPIRAN Lampiran Halaman 1. Data Pengamatan ........................................................................................... 49 2. Perhitungan ....................................................................................................52 3. Gambar ............................................................................................................ 67 4. Data Pengesahan, Surat Rekomendasi dan Surat Asistensi ............................ 69
ii
