PRODUKSI GAS HIDROGEN MELALUI PROSES ELEKTROLISIS SEBAGAI SUMBER ENERGI Oleh: Ni Made Ayu Yasmitha Andewi 3307.100.021 Dosen Pembimbing: Prof. Dr.Ir. Wahyono Hadi, M.Sc JURUSAN TEKNIK LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN PERENCANAAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2011
LATAR BELAKANG MINYAK BUMI GAS HIDROGEN (H2)
AIR DI LAUT ELEKTROLISIS
RUMUSAN MASALAH Bagaimana produksi gas hidrogen terhadap proses elektrolisis menggunakan jenis elektroda (stainless steel) pada katoda? Bagaimana pengaruh variasi tegangan proses elektrolisis terhadap gas yang dihasilkan? Bagaimana pengaruh variasi kadar salinitas proses elektrolisis terhadap gas yang dihasilkan?
RUANG LINGKUP
1. Salinitas yang divariasikan 0,5‰; 15‰; 35‰
TABEL KLASIFIKASI AIR BERDASARKAN SALINITAS
2. Tegangan yang divariasikan 2,1V; 6V; 12V Katoda:4e- + 4H2O 2H2 + 4OH- Eo = - 0,83V Anoda: 2H2O 4H+ + O2 +4eEo = - 1,23V 6H2O 2H2 + O2 + 4OH- + 4H+ Eo = - 2,06 V
TUJUAN Menganalisis volume (mL) gas hidrogen menggunakan elektroda (stainless steel) pada katoda
Menganalisis variasi tegangan yang mempunyai volume (mL) gas optimum pada proses elektrolisis untuk produksi gas hidrogen
Menganalisis variasi salinitas yang mempunyai volume (mL) gas optimum pada proses elektrolisis untuk produksi gas hidrogen
MANFAAT PENELITIAN Memberikan informasi terhadap produksi gas hidrogen melalui proses elektrolisis yang dapat digunakan sumber energi alternatif.
TINJAUAN PUSTAKA
•Elektrolit NaCl
•Elektrolisis
•Gas hidrogen (H2)
ELEKTROLISIS Katoda:4e- + 4H2O 2H2 + 4OHAnoda:2H2O 4H+ + O2 +4e6H2O
2H2 + O2 + 4H- + 4H+
Eo = - 0,83V Eo = - 1,23V Eo = - 2,06 V
Berdasarkan nilai Eo (-) dikatakan reaksi tersebut bereaksi secara tidak spontan, diperlukan sumber energi listrik dari luar
Setengah Reaksi Setengah Reaksi F2(g) + 2e- F-(aq)
Eo (V) +2,87
S2O42-(aq)+2e- 2SO42-(aq)
+2,01
-
+3H+
+2e-
PbSO4(s)+2H2O(l) PbO2(s)+HSO4 (aq) (aq) + 2HOCl(aq)+2H (aq) +2e Cl2(g) + 2H2O(l) MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 8e- Mn2+(aq) + 4H2O(l) BrO3-(aq) + 6H+(aq)+ 6e- Br(aq) +3H2O(l) Au3+(aq) + 3e- Au(s)
+1,69 +1,63 +1,51 +1,46 +1,42
Cl2(g) + 2e- 2Cl-(aq)
+1,36
O2(g) + 4H+(aq)+3e- 2H2O(l)
+1,23
Br2(aq) +
2e-
-
NO3 (aq) + Ag+
2Br-
+1,07
(aq)
4H+
(aq)
+
3e-
NO(g) +2H2O(l)
e-
Ag(s) (aq) + 3+ Fe (aq) + e Fe2+(aq) I2(s) + 2e- 2I-(aq) NiO2(s) + 2H2O +2e- Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) Cu2+(aq) + 2e- Cu(s)
+0,96
SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e- SO2(g) + 2H2O(l)
+0,80 +0,77 +0,54 +0,49 +0,34 +0,17
AgBr(s) + e- Ag(s) + Br(aq)
+0,07
2H+
0
(aq)
+
2e-
H2(g)
Sn2+(aq) + 2e- Sn(s) Ni2+(aq) + 2e- Ni(s) Cn2+(aq) + 2e- Cn(s) PbSO4(s) + H+(aq) +2e- Pb(s) + HSO4(aq) Cd2+(aq) + 2e- Cd(s) Fe2+(aq) + 2e- Fe(s) Cr3+(aq)+ 3e- Cr(s) Zn2+(aq) + 2e- Zn(s) 2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2OH-(aq) Al3+(aq) + 3e- Al(s) Mg2+(aq) +2e- Mg(s) Na+(aq) + e- Na(s) Ca2+(aq) + 2e- Ca(s) K+(aq) + e- K(s) Li+(aq) + e- Li(s)
-0,14 -0,25 -0,28 -0,36 -0,40 -0,44 -0,74 -0,76 -0,83 -1,66 -2,37 -2,71 -2,76 -2,92 -3,05
Tabel 2.4 (Potensial Reduksi) menyatakan bahwa
2Cl- Cl2 + 2e2H2O O2 + 4H+ + 4eNa+ + e- Na 2H2O + 2e- H2 + 2OH-
E0 = -1,36V E0 = -1,23V E0 = -2,71V E0 = -0,83V
Katoda:4e- + 4H2O 2H2 + 4OHAnoda: 2H2O 4H+ + O2 +4e6H2O 2H2 + O2 + 4OH- + 4H+
Sumber: Murry, 2001
Tahapan Penelitian
REAKTOR ELEKTROLISIS
CARA KERJA ELEKTROLISIS
Atom oksigen membentuk sebuah ion bermuatan negatif (OH-) tertarik ke kutub positif dan atom hidrogen membentuk sebuah ion bermuatan positif (H+) tertarik ke kutub negatif. (Dogra,1990).
Gas oksigen
Gas hidrogen
Elektroda dialiri arus listrik (DC) sehingga senyawa pada elektrolit terpecah membentuk ion-ion dan terjadi proses reduksi oksidasi yang akan menghasilkan gas, dapat dilihat pada reaksi kimia di bawah ini :
Anoda : 2H2O 4H+ + O2 + 4eKatoda : 4H2O + 4e- 2H2 + 4OH-
katoda
anoda
-
e e
e
e
HASIL PENELITIAN
Grafik Produksi Gas Tegangan 6 Volt
Grafik Produksi Gas Tegangan 12Volt
HASIL PENELITIAN Grafik Produksi Gas Tegangan 2,1 Volt
Grafik Produksi Gas Tegangan 12 Volt Grafik Produksi Gas Tegangan 6 Volt
HASIL PENELITIAN
Grafik Produksi Gas Tegangan 2,1 Volt
Grafik Produksi Gas Tegangan 12 Volt Grafik Produksi Gas Tegangan 6 Volt
Pengamatan pH dan Salinitas
Anoda: 2Cl- Cl2 + 2eCl2 + H2O HOCl + HCl Katoda: Na+ + e- Na 2Na + 2H2O H2 + 2NaOH
KESIMPULAN Penelitian mengenai Produksi Gas Hidrogen Melalui Elektrolisis sebagai sumber energi dengan elektrolit NaCl dapat disimpulkan sebagai berikut:
• Proses elektrolisis dapat dilakukan untuk produksi gas hidrogen (H2) didapatkan hasil optimum yaitu sebesar 98mL dalam waktu 3jam (180menit). • Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi tegangan sebesar 12 volt. • Produksi gas hidrogen hingga 98 mL pada penggunaan alat elektrolisis variasi salinitas sebesar 35‰.
SARAN • Pada penelitian berikutnya diperlukan jarak elektroda lebih dekat untuk mendapatkan kuat arus yang besar • Pada penelitian berikutnya perlu dilakukan penelitian yang sama dengan menggunakan elektroda dengan ukuran bervariasi • Pada penelitian selanjutnya pengukuran terhadap oksigen terlarut pada anoda
