UNIVERSITAS INDONESIA SKRIPSI PUTRI MUTIA

UNIVERSITAS INDONESIA

KARAKTERISASI BATERAI Pb/PbO2 DAN BATERAI GRAFIT/PbO2

SKRIPSI

PUTRI MUTIA 1006659180

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM PROGRAM STUDI FISIKA DEPOK MEI 2014

Karakterisasi Baterai..., Putri Mutia, FMIPA UI, 2014

2 Karakterisasi Baterai..., Putri Mutia, FMIPA UI, 2014

Karakterisasi Baterai Pb/PbO2 dan Baterai Grafit/PbO2 Putri Mutia, Bambang Soegijono Departement of Physics, Faculty of Mathematics and Natural Science, Universitas Indonesia E-mail : [email protected]

Abstrak Dengan perkembangan jaman yang semakin maju, jumlah kendaraan bermotor di dunia mengalami peningkatan yang sangat signifikan baik itu motor maupun mobil dan hal ini membuat semakin banyaknya emisi yang dikeluarkan ke udara. Seperti yang kita tahu emisi yang dikeluarkan dari kendaraan bermotor saat ini mengandung substansi yang sangat berbahaya yaitu Timbal. Oleh karena itu penelitian ini dilaksanakan dengan tujuan untuk menemukan substansi baru yang tidak berbahaya bagi manusia. Substansi yang akan peneliti coba gunakan adalah grafit. Diharapkan dengan substansi ini emisi yang dihasilkan dari kendaraan bermotor bisa aman bagi manusia. Kata Kunci

: Baterai Lead-acid, Timbal, Grafit

Characterization Of Battery Pb/PbO2 And Battery Graphite/PbO2 Abstract The era of modern with the development of more advanced, the number of motor vehicles in the world has increased very significantly both motorcycles and cars, and this makes it more emmision are released in the air. As we know the emission from motor vehicles containing dangerous substance who called the name is timbale. Therefore, the research was conducted with the aim of finding new substances that are not dangerous for humans. Substance to be researchers are trying to use is graphite. Expected to replaced timbale with graphite, the resulting emissions from motor vehicles can be safe for humans. Keywords

: Lead-acid batteries, Plumbun, Graphite

1. PENDAHULUAN Energi saat ini merupakan kebutuhan utama yang sangat diperlukan oleh seluruh negara di dunia ini, karena seperti yang kita tahu bahwa segala sesuatu sangat bergantung kepada energi. Hal tersebut dibuktikan dari terus menerus meningkatnya kebutuhan energi saat ini. Akan tetapi banyaknya kebutuhan energi yang diperlukan sangat berbanding terbalik dengan sumber energi yang ada. Seperti yang kita tahu saat ini sebagian besar sumber energi yang digunakan berasal dari energi fosil yang merupakan sumber terbatas. Selain terbatas, kenaikan harga minyak bumi juga menjadi salah satu penyebab makin sulitnya energi ini didapatkan. Penggunaan bahan bakar fosil yang berlebih juga telah menyebabkan terjadinya pemanasan global. Oleh karena itu saat ini diperlukan suatu sumber energi baru yang dapat digunakan untuk memenuhi kebutuhan manusia terhadap energi dan juga ramah terhadap lingkungan selama pemakainnya [Kusdiana 2008]. 3 Karakterisasi Baterai..., Putri Mutia, FMIPA UI, 2014

Saat ini sudah banyak sumber energi terbarukan yang bermunculan salah satunya adalah solar cell. Akan tetapi dalam

penggunaan solar cell tersebut terdapat beberapa

masalah yang muncul, salah satunya adalah mengenai media penyimpanan energi listriknya [Septayuda, Warsito, Karnoto]. Media penyimpanan energi adalah suatu alat yang digunakan untuk menyimpan beberapa bentuk energi yang dapat diambil saat kita membutuhkan energi tersebut. Selain itu penyimpanan energi juga merupakan proses yang cukup penting dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu tata cara penyimpanan energi listrik adalah dalam bentuk baterai. Pada saat sekarang ini meskipun sudah cukup banyak jenis-jenis baterai yang berkembang dipasaran, tetapi baterai jenis timbal-asam (lead-acid) masih dominan diantara semua jenis baterai yang ada [Garche 2001]. Baterai merupakan salah satu alat penting untuk menyimpan dan mengkonversi energi yang bekerja berdasarkan prinsip elektrokimia. Baterai terdiri dari dua jenis, yaitu baterai primer dan baterai sekunder. Baterai primer merupakan baterai yang hanya dapat digunakan satu kali dan tidak dapat diisi ulang. Baterai primer hanya dapat digunakan sekali karena menggunakan reaksi kimia yang tidak dapat dibalik (irreversible). Contoh dari baterai primer ini adalah baterai zinc-carbon, baterai alkalin, baterai lithium dan lain-lain. Baterai sekunder adalah baterai yang dapat diisi ulang. Baterai sekunder dapat diisi ulang karena reaksi kimianya bersifat bisa dibalik (reversible). Jadi, didalam baterai sekunder dapat berlangsung proses perubahan energi kimia menjadi energi listrik (pengosongan) dan proses perubahan energi listrik menjadi energi kimia (pengisian). Salah satu contoh baterai sekunder adalah baterai lead-acid, baterai NiCd dan lain-lain. Dalam penulisan ini jenis baterai yang akan dibahas lebih dalam adalah baterai lead-acid [Kiehne 2003]. 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Baterai Lead Acid Lead-acid adalah jenis baterai yang saat ini paling umum digunakan untuk penyimpanan energi dan merupakan baterai sekunder yang paling banyak dikembangkan di dunia. Baterai jenis ini pertama kali ditemukan oleh Gaston Planté pada tahun 1859. Baterai asam timbal banyak digunakan untuk aplikasi otomotif, sehingga dinamakan juga sebagai baterai SLI (Starting, Lightning and Ignition). Banyaknya penggunaan baterai jenis ini dikarenakan material yang dipakai untuk membuat baterai tersebut cukup murah namun performa yang dimiliki baterai cukup baik. Akan tetapi, baterai jenis SLI ini hanya 4 Karakterisasi Baterai..., Putri Mutia, FMIPA UI, 2014

dapat digunakan untuk aplikasi yang membutuhkan daya rendah sampai sedang, sedangkan untuk aplikasi yang membutuhkan daya yang lebih tinggi dan waktu yang relatif lama, baterai jenis ini tidak dapat digunakan. Baterai timbal (lead acid ) atau yang biasa disebut aki menjadi pilihan praktis untuk digunakan pada kendaraan bermotor karena dapat menghasilkan listrik yang cukup besar dan dapat diisi kembali. Baterai ini memiliki karakteristik yaitu menggunakan timbal (Pb) pada kedua elektroda sebagai material aktifnya. Kedua elektroda terebut merupakan zat padat yang dicelupkan dalam larutan asam sulfat (H2SO4) dengan sebuah membran dilekatkan untuk memisahkan kedua elektroda tersebut. Baterai lead acid yang terisi penuh memiliki kepadatan asam sekitar 1,24 kg/liter pada temperatur 25oC [Crompton 2000]. Baterai lead acid mempunyai dua macam elektroda yaitu katoda dan anoda. Katoda adalah elektroda yang bersifat negatif dan anoda adalah elektroda yang bersifat positif, dimana material Pb berperan sebagai katoda dan PbO2 sebagai katoda. Dalam sebuah aki terjadi proses elektrokimia yang reversible, yaitu saat aki dipakai akan berlangsung proses perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik (discharge) dan saat aki diisi atau dimuati akan terjadi proses perubahan energi listrik menjadi energi kimia (charge).

Gambar 2.1 Tegangan vs konsentrasi elektrolit pada saat discharging dan charging [Treptow 2002]

Jika kedua elektroda dihubungkan maka akan dihasilkan perbedaan potensial kira-kira 2 volt. Reaksi kimia yang terjadi pada sel aki dikelompokkan pada reaksi yang terjadi pada elektroda Pb dan PbO . Pada katoda terjadi reaksi reduksi, sedangkan pada anoda terjadi 2 reaksi oksidasi. Adapun reaksi yang terjadi pada saat sel aki digunakan adalah sebagai berikut :


Reaksi pada Katoda ( Pb ) : Pb

(s)

→ Pb

2+ (aq) 2-

2+

Ion Pb ini akan bereaksi dengan ion SO

4

+ 2e (reaksi oksidasi) yang ada dalam larutan sehingga terbentuk PbSO

4

yang reaksinya dapat ditulis : 2+

Pb

(aq)

+ SO

24 (aq)

→ PbSO

4 (s)

Reaksi pada Anoda ( PbO ) : 2

PbO

2 (s)

+ 4H

+

2+

(aq)

+ 2e → Pb

(aq)

+ 2H O (reaksi reduksi) 2

(l)

2-

2+

Disamping itu ion Pb bereaksi dengan SO

4

menghasilkan endapan PbSO yang reaksinya 4

dapat ditulis sebagai berikut : Pb

2+ (aq)

+ SO

24 (aq)

→ PbSO

4 (s)

.

Dengan berubahnya kedua elektroda menjadi endapan PbSO ,maka daya aki makin 4

berkurang. Secara ringkas kedua reaksi tersebut dapat dituliskan sebagai berikut : Katoda : Pb

(s)

Anoda : PbO

+ HSO

2 (s)

4 (aq)

+ HSO

→ PbSO

4 (aq)

+ 3H

4 (s)

+ (aq)

+H

+ (aq)

+ 2e

+ 3e → PbSO

4 (s)

+ 2H O 2

(l)

________________________________________________ + Pb

(s)

+ PbO

2 (s)

+ 2HSO

4 (aq)

+ 2H

+ (aq)

+ 3e → PbSO

4 (s)

+ 2H O 2

(l)

Apabila permukaan kedua elektroda sudah ditutupi zat yang sama berarti tidak lagi terdapat selisih potensial, aki perlu diisi kembali. Perubahan Pb menjadi PbSO4 terjadi saat pelepasan muatan, akan tetapi saat pengisian muatan, timbal sulfat (PbSO4) berubah kembali menjadi timbal oksida pada elektroda positif dan timbal pada elektroda negatif, dan ion sulfat (SO42-) kembali menjadi larutan elektrolit membentuk asam sulfat [Ghalwa, Hamada, Shawish, Shubair 2011].


Pada elektroda positif discharge

PbO2 + 3H + HSO4- + 2e-

PbSO4 + 2H2O

(1,685 V)

charge Pada elektroda negatif Pb + HSO4-

discharg

PbSO4 + H+ + 2e-

(0,356 V)

e charge Reaksi keseluruhan sel PbO2 + Pb + 2H2SO4

discharge

2PbSO4 + 2H2O

(2,041 V)

charge beda potensial maksimal 2,041 Volt pada keadaan Dari reaksi tersebut akan timbul rangkaian terbuka. Reaksi pada baterai lead acid tersebut dapat digambarkan seperti gambar di bawah ini.

Gambar 2.2. Proses pengosoangan muatan (discharge) dan pengisian muatan (charge) pada baterai lead acid [Pletcher dkk 2009]

3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Metode Penelitian Metode yang dilakukan yaitu metode eksperimen. Dimana baterai yang tersedia dikosongkan dengan memberikan hambatan sebesar 1.89 ohm. Proses discharge dilakukan sampai hambatan (lampu) yang diberikan padam. Selama proses pengosongan aki diambil beberapa parameter, yaitu perubahan tegangan, dan perubahan arus.


3.2 Pengujian 3.2.1 Peralatan pengujian Peralatan yang digunakan untuk pengujian perubahan komposisi material elektroda baterai lead acid antara lain: 1. Aki YUASA YB5L-B 12V-5Ah 2. Multimeter Digital DT9205A 3. Seperangkat lampu DC dengan nilai hambatan 1.89 Ohm 3.2.2 Persiapan Pengujian Persiapan pengujian adalah persiapan-persiapan yang harus dilakukan sebelum melakukan pengujian. Persiapan pengujian ini meliputi beberapa tahap, antara lain: 1. Memotong ujung atas baterai. Dalam hal ini untuk memudahkan pengambilan elektroda untuk dikarakterisasi XRD sebelum discharge. 2. Mengambil satu plat aki untuk dilakukan discharge 3. Memasang baterai dan alat ukur seperti pada rangkaian percobaan dan pastikan pemasangan secara baik dan benar. 4. Menyiapkan lembar data untuk menulis data pengujian dan stopwatch untuk panduan waktu. 3.2.3 Rangkaian Pengujian Rangkaian pengujian tegangan listrik dilakukan secara paralel dan pengujian arus listrik dilakukan secara seri. Untuk lebih jelasnya rangkaian pengujian dapat dilihat pada gambar berikut,

Gambar 3.1 Rangkaian Pengujian


3.3 Pengolahan Data dan Evaluasi Hasil dari proses pengosongan aki berupa nilai tegangan dan arus, selanjutnya data tersebut diolah dengan menggunakan Microsoft excel. Selain itu elekrtroda baterai yang ada di uji menggunakan XRD. Alat X-Ray Diffractometer (XRD) digunakan untuk mengetahui struktur kristal dan komposisi sampel.

4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengukuran Gambar 4.1 adalah perbandingan nilai tegangan listrik Vr danVR yang dihasilkan

3.9 3.6 3.3 3 2.7 2.4 2.1 1.8 1.5 1.2 0.9 0.6 0.3 0

Vr vs t VR vs t

0 12 24 36 48 60 72 84 105 135 165 195 225 260 288 300 320 350

tegangan (Volt)

setelah dilakukan pengujian discharge untuk baterai dengan elektroda Pb/PbO2.

waktu (menit)

Gambar 4.1 Hasil pengukuran tegangan listrik terhadap waktu setelah dilakukan pengujian discharge pada baterai Pb/PbO2

Pengujian dilakukan menggunakan lampu dengan nilai hambatan 1.89 ohm. Rangkaian pengujian yang digunakan untuk mendapatkan nilai tegangan dan arus adalah seri. Nilai tegangan awal yang dimiliki oleh baterai ini sebelum diberi hambatan yaitu sebesar 2.070 volt. Saat hambatan sudah diberikan nilai tegangan berubah menjadi 1.801 volt. Gambar 4.1 menunjukan bahwa nilai tegangan terus menurun seiring dengan berjalannya waktu. Lampu yang dijadikan sebagai hambatan untuk baterai ini mati pada menit ke 286 saat tegangan bernilai 0.822 volt. Gambar 4.2 adalah perbandingan tegangan terhadap arus. Dari gambar tersebut terlihat bahwa nilai arus sebanding dengan nilai tegangan karena saat arus turun nilai tegangan juga turun. 9 Karakterisasi Baterai..., Putri Mutia, FMIPA UI, 2014

Vr vs I VR vs I

0.94 0.92 0.94 0.94 0.93 0.93 0.93 0.92 0.92 0.92 0.91 0.9 0.89 0.88 0.69 0.64 0.57 0.5

Tegangan (Volt)

2 1.8 1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Arus (Ampere) Gambar 4.2 Hasil perbandingan tegangan tehadap arus baterai Pb/PbO2

Gambar 4.3 adalah data perbandingan nilai hambatan dalam pada baterai lead-acid terhadap waktu selama discharge. Nilai hambatan dalam cenderung bernilai stabil dari awal pengosongan menjelang akhir, akan tetapi pada saat menit ke 245 nilai hambatan dalam menurun cukup drastis. Hal tersebut terjadi karena nilai tegangan dan nilai arus semakin mengalami penurunan dan mendekati waktu dimana lampu (hambatan) yang diberikan padam.

Hambatan Dalam (ohm)

r vs t 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 8 16 24 32 40 48 56 64 72 80 88 105 125 145 165 185 205 225 245 280 Waktu (menit) Gambar 4.3 Hasil perbandingan hambatan dalam terhadap waktu baterai Pb/PbO2

Gambar 4.4 adalah perbandingan nilai tegangan listrik Vr danVR yang dihasilkan setelah dilakukan pengujian discharge untuk baterai dengan elektroda Grafit/PbO2. Pengujian yang dilakukan sama dengan percobaan sebelumnya yaitu menggunakan lampu dengan nilai hambatan 1.89 ohm. Nilai tegangan awal yang dimiliki oleh baterai ini sebelum diberi hambatan yaitu sebesar 1.443 volt. Saat hambatan sudah diberikan nilai tegangan berubah 10 Karakterisasi Baterai..., Putri Mutia, FMIPA UI, 2014

menjadi 0.444 volt. Untuk baterai ini lampu yang diberikan tidak menyala sama sekali bahkan

Tegangan (Volt)

tegangan yang diberikan langsung bernilai mili volt.

1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

Vr vs t

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 Waktu (Menit) Gambar 4.4 Hasil pengukuran tegangan listrik terhadap waktu setelah dilakukan pengujian discharge pada baterai Grafit/PbO2

Gambar 4.5 adalah perbandingan tegangan terhadap arus. Dari gambar tersebut terlihat bahwa nilai arus sebanding dengan nilai tegangan karena saat arus turun nilai tegangan juga turun. 1.6 Tegangan (Volt)

1.4 1.2 1 0.8

Vr vs I

0.6

VR vs I

0.4 0.2 0 0.17 0.09 0.06 0.05 0.04 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.03 0.03 Arus (Ampere)

Gambar 4.5 Hasil perbandingan tegangan tehadap arus pada Grafit/PbO2

Gambar 4.6 adalah data perbandingan nilai hambatan dalam dan waktu pada baterai grafit/PbO2 terhadap waktu selama discharge. Nilai hambatan dalam untuk baterai ini berubah-ubah dan bernilai tidak stabil dari awal pengosongan menjelang akhir.


Hambatan Dalam (ohm)

r vs t 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44 Waktu (Menit) Gambar 4.6 Hasil perbandingan hambatan dalam terhadap waktu pada baterai grafit/PbO2

4.2 Analisis Struktur Kristal 4.2.1 Struktur Kristal pada Elektroda Baterai Lead Acid Gambar 4.7 adalah pola difraksi dari elektroda negatif (katoda) pada baterai lead-acid sebelum dilakukan pengujian discharge. Berdasarkan pola difraksi pada gambar ini dapat diketahui elektroda negatif pada baterai lead acid terdiri dari satu jenis unsur yaitu timbal murni (Pb). Puncak kecil yang tidak match dengan puncak pola difraksi timbal murni merupakan impuritas berupa oksida. Impuritas pada timbal murni terjadi karena sifat timbal yang mudah bereaksi dengan oksigen. Puncak tersebut merupakan salah satu bahan peak timbal sulfat ketika dilakukan pengujian discharge.

Gambar 4.7 Hasil XRD elektroda negatif (katoda) baterai lead-acid sebelum discharge

Gambar 4.8 adalah pola difraksi dari elektroda positif (anoda) pada baterai lead-acid sebelum dilakukan pengujian discharge. Berdasarkan pola difraksi pada gambar ini, elektroda


positif pada baterai lead acid terdiri dari satu senyawa yaitu plattnerite atau timbal dioksida (PbO2).

Gambar 4.8 Hasil XRD elektroda positif (anoda) ) baterai lead-acid sebelum discharge

Gambar 4.9 adalah pola difraksi dari elektroda negatif (katoda) baterai lead acid setelah pengujian discharge sampai lampu yang diberikan padam. Setelah pengujian, timbal sulfat (anglesite) yang terbentuk sudah cukup banyak, terlihat dari puncak pola difraksi timbal sulfat yang sudah tinggi.

Gambar 4.9 Hasil XRD elektroda negatif (katoda) ) baterai lead-acid setelah discharge

Gambar 4.10 adalah pola difraksi dari elektroda positif (anoda) baterai lead acid setelah pengujian discharge sampai lampu yang diberikan padam. Setelah dilakukan pengujian sudah terjadi perubahan komposisi timbal dioksida (plattnerite) menjadi timbal sulfat (anglesite) yang juga sudah signifikan, terlihat puncak-puncak pola difraksi timbal sulfat yang juga sudah tinggi.


Gambar 4.10 Hasil XRD elektroda positif (anoda) ) baterai lead-acid setelah discharge

Perbandingan pola difraksi elektroda negatif sebelum pegujian dan setelah pengujian discharge terihat pada gambar 4.11. Pola difraksi sebelum dilakukan pengujian discharge terlihat hanya ada puncak timbal murni (Pb). Setelah dilakukan pengujian discharge puncakpuncak timbal sulfat sudah mulai tinggi, sementara puncak-puncak timbal murni semakin kecil. Hal tersebut mengindikasikan komposisi senyawa elektroda yang terbentuk pada plat negatif baterai lead acid sebagian besar sudah menjadi timbal sulfat yaitu sebesar 94.1 % dan timbale 5.9 %.

Gambar 4.11 Pola difraksi dari material elektroda negatif (katoda) Baterai lead acid sebelum dan sesudah pengujian

Untuk perbandingan pengujian pola difraksi plat positif terlihat pada gambar 4.12 di bawah. Sama seperti pada plat negatif, pola difraksi pada plat positif setelah pengujian discharge terjadi pertumbuhan puncak-puncak pola difraksi timbal sulfat (anglesite) yang semakin tinggi. Dimana timbale sufat sudah mencapai 83 % dan timbal oksida 17 %.


Gambar 4.12 Pola difraksi dari material elektroda positif (anoda) Baterai lead acid sebelum dan sesudah pengujian

4.3 Hasil Analisis HighScore Plus Tabel 4.1 dan 4.2 merangkum hasil identifikasi senyawa material dan analisis kuantitatif semua pola difraksi yang diperoleh dari sampel elektroda baterai lead acid. Sebagaimana terlihat pada table 4.1 tersebut, perubahan fraksi berat (Wt. Frac.) dari sebelum dilakukan pengujian sampai dengan selesai pengujian terlihat jumlah timbal murni pada elektroda negatif berkurang dan jumlah timbal sulfat bertambah. Begitu juga pada elektroda positif, jumlah timbal dioksida berkurang dan jumlah timbal sulfat bertambah. Pada table 4.1 juga dapat terlihat perubahan massa jenis (density) pada kedua elektroda baterai lead acid dimana besar densitas pada timbal murni maupun timbal oksida sebelum dan sesudah pengujian tetap sama. Pada table 4.2 dapat terlihat perubahan parameter kisi selama proses pengujian discharge. Dari tabel terlihat bahwastruktur kristal dari katoda Pb sebelum dan sesudah pengujian merupakan kubik, sedangkan timbal sulfat berstruktur ortorombik. Untuk material PbO2 struktur kristal sebelum dan seduah pengujian juga sama yaitu tetragonal, sedangkan timbal sulfat berstruktur ortorombik. Tabel 4.1 Hasil dari identifikasi komposisi material elektroda menggunakan hasil dari HighScore Plus

Waktu

Wt. Frac. Katoda Anoda Density

Katoda

Sebelum Pengujian

Setelah Pengujian

Pb

1.00

0.59

PbSO4

-

0.94

PbO2

1.00

0.17

PbSO4

-

0.83

Pb

11.40

11.40


(g/cm3) Anoda Chi^2

PbSO4

-

6,3565

PbO2

9.591

9,6

PbSO4

-

6.3540

Katoda

2,22

1.72

Anoda

1,52

1,41

Tabel 4.2 Hasil identifikasi parameter kisi menggunakan hasil dari HighScore Plus

Sebelum Pengujian

Katoda Anoda

Setelah Pengujian

A

b

c

a

b

c

Pb

4.9416

4.9416

4.9416

4.9420

4.9420

4.9420

PbSO4

-

-

-

8,4635

5.3894

6,9462

PbO2

4.9514

4.9514

3.3778

4.9479

4.9479

3.3773

PbSO4

-

-

-

8,4635

5,3893

6,9469

Daya tahan baterai Pb/PbO2 terhadap hambatan yang diberikan adalah yang paling kuat diantara jenis baterai lainnya yang di uji pada penelitian kali ini. Saat hambatan diberikan pada baterai tersebut, lampu padam pada menit ke 286 atau sekitar 5 jam. Hal ini dikarenakan . aki yang tersusun dari timbal ini cukup baik hasilnya dalam mempertahankan beda potensial. Karena itu kedua kutub aki timbal dan timbal peroksida mampu mempertahankan perbedaan potensial antara kedua kutub secara stabil, sekalipun arus yang melalui rangkaian cukup besar. Selanjutnya ada baterai Pb/ PbO2 yang setiap elektrodanya dilapisi oleh Zn(NO3)2 danCun(NO3)2. Tujuan dari pelapisan elektroda dengan menggunakan

Zn(NO3)2 dan

Cu(NO3)2 dikarenakan material Zn dan Cu mempunyai nilai konduktifitas yang lebih besar dari nilai konduktifitas Pb, sehingga diharapkan dapat membuat baterai yang dilapisi oleh Zn(NO3)2 dan Cu(NO3)2 dapat mempunyai daya tahan yang lebih bagus. Akan tetapi setelah dilakukan pengujian hasilnya berbanding terbalik dengan teori yang ada karena lampu yang dipasangkan pada baterai (Pb/ PbO2+ Zn(NO3)2) padam setelah 3 jam, dan pada baterai (Pb/ PbO2+ Cu(NO3)2) padam setelah 1 jam. Bahkan untuk baterai (Pb/ PbO2+ Cu(NO3)2) tidak bisa dilakukan pengisian ulang (charge). Baterai (Pb/ PbO2+ Cu(NO3)2) tidak bisa di charge karena Cu merupakan material yang kurang reaktif dibandingkan dengan material Zn.


Jenis baterai terakhir yang dilakukan pengujian adalah baterai grafit/PbO2. Seperti yang sudah dijelaskan diawal, peneliti mengganti material Pb dengan grafit sebagai katoda dalam penelitian. Alasan dari pemilihan grafit yaitu karena material grafit mempunyai sifat dapat menghantarkan panas dan listrik dengan baik, selain itu grafit juga merupakan katoda yang dipakai pada batu baterai. Setelah di uji ternyata daya tahan baterai jenis ini jauh lebih buruk dibandingkan dengan baterai lead-acid, karena lampu yang dipasankan pada baterai grafit/PbO2 sama sekali tidak menyala karena arus yang dihasilkan sangat kecil sekali. Hal ini terjadi dikarenakan material grafit tidak mampu bereaksi dengan larutan elektrolit asam sulfat bahkan setelah elektrolit diberikan yang terjadi adalah larutan tersebut berubah warna karena grafit tergerus oleh asam sulfat tersebut. 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Berdasarkan hasil-hasil penelitian dan diskusi yang telah disampaikan pada Bab 4 terdahulu dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut: •

Hasil identifikasi menunjukan pada proses pengosongan muatan (discharge) kedua elektroda dikonversi menjadi timbal sulfat (anglesite) dan larutan elektrolit semakin encer. Pada proses pengisian muatan (charge), timbal sulfat (anglesite) pada baterai lead acid dikonversi kembali menjadi timbal murni pada elektroda negatif (katoda) dan timbal dioksida pada elektroda positif (anoda) dan larutan elektrolit semakin pekat.

•

Grafit tidak mampu menggantikan Pb untuk menjadi elektroda negatif pada baterai lead-acid karena ternyata grafit tidak mampu larut dengan asam sulfat, sehinga saat dilakukan pengujian baterai dengan elektroda grafit tersebut tidak mampu bertahan lama.

5.2 Saran Perlu dicari bahan lain yang mampu menngganti material Pb untuk menjadi elektroda negatif pada baterai lead-acid. Material yang di cari harus dapa t bekerja lebih baik dari pada Pb dan harus aman bagi lingkungan sekitar.


DAFTAR ACUAN Kusdiana, Dadan. “Kondisi Riil Kebutuhan Energi Di Indonesia Dan Sumber-Sumber Energi Alternatif Terbarukan’’. 2008 Septayuda, Warsito, Karnoto. “Perancangan Inverter Jenis Push-Pull Dan On/Off Baterry Charger Regulator (BCR) Pada Aplikasi Fotovoltaik Sebagai Sumber Energi Untuk Pompa Air Atau Penerangan’’. Garche, J. ’’Advanced Battery System – the End of the Lead-Acid Battery”, Phys. Chem. Chem. Phys, 3 (2001) 356-367. Kiehne, H.A., (2003) Battery Technlogy Handbook (2nd Edition). New York: Marcell Decker, Inc. Crompton, T.R. (2000). Battery Reference Book (3rd Edition). Oxford: Newnes. Treptow, R.S. “The lead-acid battery: its voltage in theory and practice,” J. Chem. Educ., vol. 79 no. 3, Mar. 2002 Lide, D. R., ed. (2004). CRC Handbook of Chemistry and Physics (84th ed.). Boca Raton Hikam, M.; Yogaraksa, T.; Sutisna, H. Analisis Rietveld Komponen Aktif Baterai α-PbO2 dan β-PbO2. Indonesian Journal of Material Science (2006) 22-24 Pletcher, D.; Wals, F.C.; Wills, R.G.A. Secondary Batteries Lead Acid System / Flow Batteies. Encyclopedia of Elechemical Power Source (2009) 745-749. Apipah,

Widodo,

Hastuti.

“Pemanfaatan

Limbah

Elektroda

Elektrodekolorisasi Larutan Zat Warna”. 2013


Aki

Pada

Proses

UNIVERSITAS INDONESIA SKRIPSI PUTRI MUTIA

Recommend Documents