PEMANFAATAN ELEKTROLISA AIR SEBAGAI ALRENATIF PENGHEMAT BAHAN BAKAR SEPEDA MOTOR HONDA 100 CC

Transkripsi

1 PEMANFAATAN ELEKTROLISA AIR SEBAGAI ALRENATIF PENGHEMAT BAHAN BAKAR SEPEDA MOTOR HONDA 100 CC Gatut Prijo Utomo 1,Rhony Mukti Wijaya 2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Abstract The fuel consumption of vehicle increasingly very important, with bigger CC fuel consumption more increasing. The continuously fuel consumption will be caused world energy crises indication, Therefore it is necessary an effort of alternative energy use in order to create good energy balance. In this research tested and compared between pure gasoline and hydrogen gas-added fuel (HHO) that result in through water electrolyte process. From the gas hydrogen (HHO) producer tool testing with vary long variation of electrode, that are : L = 60 mm, and L = 80 mm, d = 15 mm with electrode range of 5 mm. Based on testing analysis that pure gasoline with volume 10 ml in engine circle of 6000 Rpm, produce effective power 4,7 Hp over within 47,3 seconds. Specific fuel consumption (Sfc) as 0,116 kg/hp. h, and thermis efficiency as 48,1%. While fuel with volume 10 ml of hydrogen gas-added fuel (HHO) using electrode L = 60 mm, d = 15 mm with electrode range of 5 mm in engine circle 6000 Rpm, produce effective power 4,9 Hp over within 66 seconds. Specific fuel consumption (Sfc) as 0,078 kg/hp. h, and thermis efficiency as 71,8%. In engine circle and gasoline volume is same and in similar condition use electrode L = 80 mm, d = 15 mm with electrode range of 5 mm, resulting in effective power 5,0 Hp over within 64 seconds, Specific fuel consumption (Sfc) as 0,079 kg/hp. h, and thermis efficiency as 70,3%. hydrogen gas-added fuel (HHO) gained from electrolyte result can be increase engine effective power and engine thermis efficiency as well as fuel consumption (Sfc). Keywords : electrolyte, HHO, fuel, alternative energy 1.PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Perkembangan jumlah penduduk dunia yang sangat pesat telah memaksa penggunaan energi dalam jumlah besar guna melestarikan kelangsungan hidup manusia. Kebutuhan energi saat ini semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kebutuhan manusia. Hal ini menyebabkan adanya indikasi terjadi krisis energi di dunia. Salah satu penyebab dari krisis energi tersebut adalah masih besarnya tingkat ketergantungan pada sumber energi fosil terutama minyak bumi. Seperti yang kita ketahui bahwa cadangan minyak bumi yang tersedia di bumi ini terbatas. Ketika bahan bakar minyak (BBM) masih menjadi pilar energi global, Harganya pun cenderung tak terkendali menyusahkan banyak Negara, termasuk Indonesia yang harus pontang-panting menyesuaikan anggaran belanjanya. Pada jaman sekarang konsumsi bahan bakar sangatlah tinggi bisa dibuktikan dari survey data statistik minyak bumi yang didapat dari website resmi kementrian (ESDM) menunjukan bahwa konsumsi bahan bakar premium pada tahun 2005 sebesar juta barell, dengan kendaraan dan Pada tahun 2011 menunjukkan bahwa konsumsi bahan bakar premium sebesar juta barell, dengan kendaraan danmeningkat pesat. Melihat kondisi tersebut maka saat ini diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternatif lain atau terbarukan. Salah satu alternatif yang sekarang banyak disorot ialah pengembangan sumber energi yang berasal dari hasil elektrolisa air, dengan menggunakan pemanfaatan Gas hidrogen (HHO) dari proses elektrolisa air yang dicampur pada bahan bakar kendaraan sebagai penghemat bahan bakar pada kendaraan bermotor. Gas hidrogen (HHO) dapat digunakan sebagai penghemat bahan bakar kendaraan bermotor seperti : Motor, Mobil, Generator set dan lain-lain. Berbagai pendapat mulai bermunculan saat beberapa penemuan mengklaim bahwa hidrogen memang dapat dijadikan bahan bakar pengganti bahan bakar fosil yang terbukti tidak merusak lingkungan. Dari semua latar belakang tersebut diatas maka tujuan penelitian ini penulis bukan menggantikan bahan bakar minyak (BBM), tetapi membuatnya lebih hemat dan pembakarannya sempurna sehingga performa kendaraan bermotor dapat ditingkaatkan juga serta ramah lingkungan. 1.2 Rumusan masalah Berdasarkan latar belakang diatas maka saat ini diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternatif lain atau terbarukan. Untuk itu penulis dapat merumuskan masalah sebagai berikut : Mencari solusi dalam penghematan bahan bakar, sehingga bisa sebagai alternatif penghemat bahan bakar. 57

2 Pemanfaatan Elektrolisa Air Sebagai Alternatif Penghemat Bahan Bakar Sepeda Motor Honda 100 CC (Gatut Prijo Utomo dan Rhony Mukti Wijaya) 1.3 Batasan Masalah Agar penelitian yang dilakukukan tidak terlalu melebar dengan tujuan yang hendak dicapai, maka ditentukan batasan masalah dari penelitian ini meliputi: 1. Bahan bakar yang diuji menggunakan Premium yang mudah didapat dan banyak tersedia dipasaran Indonesia. 2. Pengujian dilakukan pada motor bensin 4 tak yaitu : Honda Astrea Legenda 100 CC. 3. Perbandingan larutan elektrolit telah ditentukan yaitu450 ml aquades dicampur dengan 2 sendok makan sodium bikarbonat (soda kue). 4. Pengujian dilakukan memfokuskan hanya pada variasi panjang dan jarak elektroda dengan perbandingan : a. panjang elektroda 60 mm x 15 mm dengan jarak 5 mm b. panjang elektroda 80 mm x 15 mm dengan jarak 5 mm 5. Bahan elektroda menggunakan stainless steel (pembahasan tidak terfokus pada bahan elekroda) 6. Gas HHO yang dihasilkan mengalir dalam selang yang berdiameter 5 mm dan panjangnya 300 mm 7. Pengujian dilakukan dengan memvariasi putaran yaitu 6000 Rpm, 6500 Rpm, 7000 Rpm, 7500 Rpm, 8000 Rpm. 8. Hanya melakukan perbandingan mesin yang berupa : a. Daya (Hp) b. Konsumsi bahan bakar Spesifik (Sfc) c. Effisiensi thermis (%) 1.4 Tujuan Dalam penelitian ini adalah analisa pengaruh katalis dan penampang elektroda terhadap unjuk kerja mesin motor Honda 100cc. 1.5Landasan teori Pengertian Elektrolisa Air Elektrolisa air biasa disebut elektrolisis (elektrolyzer) adalah sebuah proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia, yang bertujuan untuk memisahkan unsur unsur yang terdapat didalam suatu zat. Elektrolisa air adalah peristiwa penguraian senyawa air (H 2 O) menjadi hidrogen gas (H 2 ) dan oksigen (O 2 ) dengan menggunakan arus listrik yang melalui air tersebut. Reaksi Elektrolisa air dapat dituliskan sebagai berikut : Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan oleh reaksi tersebut membentuk gelembung dan mengumpul disekitar elektroda. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen perioksida (H 2 O 2 ), elektrolisa merupakan proses kimia yang mengubah energi listrik menjadi energi kimia. Komponen terpenting dari proses elektrolisa ini adalah elektroda dan larutan elektrolit, pada proses elektrolisa diperlukan dua buah kutub, yaitu Katoda sebagai kutub negative dan Anoda sebagai kutub positif. Alat yang digunakan untuk menguraikan air disebut Elektrolisa atau biasa disebut elektrolisis (elektrolyzer). Elektolisa terdiri dari 2 buah elektroda, elektrolisa merupakan istilah lain untuk menyebut Generator hidrogen. Elektrolisa menghasilkan hidrogen dengan cara dialiri arus listrik pada media air yang mengandung larutan elektrolit. Medan magnet akan mengubah struktur atom H 2 O menjadi hidrogen (H 2 ) dan oksigen (O 2 ) pada air. Gas hasil elektrolisa antara air dan katalis dinamakan Gas Brown bisa disebut juga BROWN GAS atau Gas HHO. Gas HHO inilah yang digunakan sebagai campuran Bensin/Solar untuk bahan bakar kendaraan, sehingga pemakaian BBM menjadi hemat. Gas HHO ini bila dimasukkan di dalam ruang bakar dan terbakar akan didapat sebuah pembakaran yang baik dan nyaris sempurna sehingga ruang bakar menjadi lebih bersih Gas HHO / Brown Gas Gas brown atau Brown Gas yang dinamakan sesuai dengan nama penemuya Yull Brown berkebangsaan Australia. Gas HHO adalah campuran Gas Hidrogen-Hidrogen-Oksigen yang dihasilkan dari proses elektrolisa air atau pengurai cairan. Gas Hidrogen (HHO) merupakan bahan bakar alternatif yang termasuk dalam energi baru untuk masa depan dan ramah lingkungan. Pada suhu dan tekanan standart, hidrogen tidak berwarna, tidak berbau, bersifat nonlogam, merupakan gas diatomik yang sangat mudah terbakar. Dengan massa atom 1,00794 amu, hidrogen adalah unsur teringan di dunia. Melalui proses elektrolisa, molekul air (H 2 O) akan terpisah menjadi molekul gas hidrogen (H 2 ) dan gas oksigen (O 2 ). Gas hidrogen yang dihasilkan mempunyai sifat mirip dengan bahan bakar bensin, solar dan bahan bakar sejenisnya Motor bakar Motor bakar sebagai pesawat penggerak, yang mampu mengubah energi thermal menjadi energi mekanik. Tempat terjadinya perubahan tersebut di dalam ruang bakar (Combustion Chamber) dimana proses yang terjadi merupakan suatu siklus dan gas sebagai fluida kerjanya. Proses pembakaran yang berada di dalam mesin itu sendiri disebut sebagai Internal Combustion sedangkan motor yang menggunakan prinsip tersebut disebut sebagai motor pembakar dalam. Proses pembakaran yang berada di luar mesin itu sendiri disebut sebagai External Combustion sedangkan motor yang menggunakan prinsip tersebut disebut sebagai motor pembakar luar. Pada motor bakar torak, energi yang berasal dari campuran bahan bakar dan udara mengalami proses kompresi yang dilakukan oleh satu torak atau lebih. 2. METODOLOGI Metode penelitian dilakukan secara langsung, dengan cara merencanakan alat uji yang kemudian direalisasikan menjadi alat uji. Pengujian dilakukan di 58

3 PT.Banyuwangi Motor, Surabaya. Alat uji dipasang pada sepeda motor Honda Astrea Legenda 100 CC. Dalam sekali pengujian sepeda motor yang di uji harus didinginkan dahuulu mesinnya, yang membutuhkan waktu sekitar 30 menit baru dilanjutkan pengujian selanjutnya. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali agar mendapatkan hasil yang paling akurat. Sebelum pengujian dilakukan, sepeda motor yang akan digunakan telah disetting dahulu agar mendapatkan hasil yang baik pada saat melakukan pengujian. Alatalat yang digunakan pada penelitian ini adalah sepeda motor Honda Astrea Legenda 100 CC, Dynotest, Tabung elektrolisa, Elektroda (anoda dan katoda), Air, Katalis (soda kue), Gelas ukur, Stopwatch. Langkah-langkah pengujian : 1. Menempatkan sepeda motor pada alat Dynotest. 2. Melepas selang bensin dari tangki bahan bakar yang menuju ke karburator dan menyambungkan ke tempat oli samping yang berfungsi sebagai tempat bahan bakar sementara. 3. Mengisi tempat bahan bakar sementara dengan Bensin sebanyak 30 ml. 4. Kemudian hidupkan mesin, pengujian dilakukan dari putaran Rpm 3000 sampai 10000, dan mulai pengujian Daya, Torsi pada Dynotest. Catat waktu konsumsi bahan bakar dengan stopwatch sampai mesin tersebut mati (kehabisan bahan bakar). 5. Pengujian dilakukan dengan cara mengendarai motor seperti saat berkendara biasa di jalan raya. Saat motor sudah mencapai kecepatan putar maksimal maka alat tersebut akan memunculkan data dan grafik. Setelah mendapatkan data yang dicapai maka dengan otomatis komputer akan menampilkan grafik daya dan torsi yang dicapai. 6. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali agar mendapatkan hasil yang paling akurat, kemudian diambil nilai rata-ratanya. 7. Setelah semua pengujian menggunakan Bensin murni (premium) selesai, maka selanjutnya pengujian Bensin murni + Katalis (soda kue) dengan variasi panjang elektroda yang berbedabeda. 8. Sebelumnya Karburator dikuras terlebih dahulu, agar bahan bakar tidak ada lagi yang tersisa, kemudian mengisi tempat bahan bakar sementara dengan Bensin sebanyak 30 ml. 9. Mengisi Tabung elektrolisa 1 dengan air sebanyak 450 ml, kemudian mengisi Tabung elektolisa 2 dengan air sebanyak 150 ml. Setelah mengisi air pada tabung eletrolisa, kemudian masukkan Soda kue pada Tabung elktrolisa 1 dengan takaran 2 sendok makan (15 gram). 10. Kemudian hidupkan mesin, melakukan pengujian Bensin murni+katalis (soda kue) dengan variasi panjang elektroda L = 60 mm, d = 15mm, jarak elektroda = 5mm. Pengujian dilakukan dari putaran Rpm 3000 sampai 10000, dan mulai pengujian Daya, Torsi pada Dynotest. Catat waktu konsumsi bahan bakar dengan stopwatch sampai mesin tersebut mati (kehabisan bahan bakar). 11. Selanjutnya pengujiannya sama seperti langkahlangkah diatas dengan variasi panjang elektroda L = 80 mm, d = 15mm, jarak elektroda = 5mm. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1. Perhitungan Data Secara praktis untuk mengetahui besarnya momen torsi dan daya yang dihasilkan oleh motor dapat digunakan suatu alat yang dinamakan Dynotest. Kemudian dapat dihitung parameter yang lain menggunakan rumus sebagai berikut : 1. Tekanan efektif rata-rata Tekanan rata-rata bisa dianggap sebagai kerja dari mesin tersebut untuk menghasilkan tenaga poros. Maka : Pe = Ne ( kg / cm 2 ) L. A. n. i Diketahui : Luas penampang torak (A) = π. r 2 = 3,14 x (2,5) 2 = 19,62 cm 2 Panjang langkah torak (L) = 4,95 Jumlah silinder (i) = 1 Indeks silinder (z) = 2 Rpm (n) 2. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik (Sfc) Pemakaian bahan bakar spesifik atau specific fuel consumtion (Sfc) adalah jumlah pemakaian bahan bakar yang dikonsumsi mesin, diperlukan setiap satuan daya tiap waktunya dengan rumus : sfc = m x 3600 ( Kg / hp.jam ) Ne x t Diketahui : massa bahan bakar (m), dapat dicari dari γ bensin = 0,75 g / ml, γ bensin = 0,75 g / ml V = 10 ml γ = V m m = γ. V m = 0,75 x 10 m = 7,5 g = 0,0075 kg Maka, massa bensin per 10 ml adalah : m = 7,5 g = 0,0075 kg Ne = Daya efektif (Hp) t = Waktu untuk menghabiskan bahan bakar (detik) 3. Efesiensi Thermis Efisiensi Thermis didefinisikan sebagai efisiensi pemanfaatan panas dari bahan bakar untuk dirubah menjadi tenaga mekanis. th = Ne GfxQc x 3600x75 x 100%

4 Pemanfaatan Elektrolisa Air Sebagai Alternatif Penghemat Bahan Bakar Sepeda Motor Honda 100 CC (Gatut Prijo Utomo dan Rhony Mukti Wijaya) Diketahui : th = Efesiensi thermis (%) Gf = berat bahan bakar waktu (kg/jam) Nilai kalor bahan bakar (Qc) = 11414,45 kkal / kg Daya (Hp) Pada Gambar 4 terlihat bahwa daya efektif yang terjadi pada mesin tanpa menggunakan alat uji cenderung lebih kecil, dari pada yang menggunakan alat uji penghemat bahan bakar, dengan penambahan Gas hidrogen (HHO) maka pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar akan semakin sempurna. Secara umum terlihat perubahan daya efektif pada Putaran (Rpm) mengalami kenaikan seiring dengan penambahan Gas hidrogen (HHO) dalam campuran bahan bakar, akan tetapi setelah kenaikannya mencapai titik maksimum, daya efektif mengalami penurunan pada putaran tinggi dikarenakan kenaikan putaran (Rpm) tidak dapat mengimbangi penurunan torsi yang terjadi. Penambahan Gas hidrogen (HHO) pada campuran bahan bakar akan meningkatkan daya yang dihasilkan oleh mesin tersebut, hasil pembakaran Gas hidrogen (HHO) akan menghasilkan energi dan tekanan yang besar di dalam ruang bakar, sehingga menambah daya yang dihasilkan oleh mesin tersebut. Pada pengujian Bensin murni menghasilkan daya efektif tertinggi dengan nilai rata-rata 6,0 Hp terjadi pada Rpm Sedangkan pada pengujian Bensin + katalis 1 (menggunakan elektroda L = 60 mm, d = 15 mm, jarak elektroda 5 mm) menghasilkan daya efektif tertinggi dengan nilai rata-rata 6,5 Hp terjadi pada Rpm Pada pengujian Bensin + katalis 2 (menggunakan elektroda L = 80 mm, d = 15 mm, jarak elektroda 5 mm) menghasilkan daya efektif tertinggi dengan nilai rata-rata 6,6 Hp terjadi pada Rpm Konsumsi bahan bakar (Sfc) Pada Gambar 5 terlihat pemakaian bahan bakar spesifik (Sfc) menurun seiring bertambahnya Putaran (Rpm). Pada Putaran (Rpm) rendah hingga menengah, penurunan terjadi dengan signifikan, hal ini disebabkan pada Putaran (Rpm) rendah temperatur pembakaran belum mencapai optimal sehingga kebutuhan bahan bakar sangat besar. Sedangkan pada Putaran (Rpm) menengah hingga tinggi, penurunan Sfc tidak signifikan lagi karena pembakaran sudah mulai stabil, hal ini dapat dilihat bahwa Gas hidrogen (HHO) berperan dalam penurunan Sfc. Gas hidrogen (HHO) yang membawa energi masuk ke ruang bakar menyebabkan proses pembakaran menjadi sempurna, sehingga untuk menghasilkan daya tertentu tidak memerlukan bahan bakar yang besar. Konsumsi bahan bakar pada pengujian Bensin murni lebih besar dibandingkan dengan Bensin + katalis, penambahan campuran bahan bakar Gas hidrogen (HHO) memang dapat mengurangi pemakaian bahan bakar pada kendaraan. Gas hidrogen (H 2 ) dan oksigen (O 2 ) membuat pembakaran di ruang bakar menjadi lebih sempurna, sehingga bahan bakar terbakar secara optimal dan membutuhkan bahan bakar yang sedikit untuk menghasilkan tenaga mesin tersebut.pada pengujian Bensin murni menunjukkan nilai Sfc terendah dengan nilai rata-rata 0,116 kg / hp. h terjadi pada Rpm Sedangkan pada pengujian Bensin + katalis 1 (menggunakan elektroda L = 60 mm, d = 15 mm, jarak elektroda 5 mm)menunjukkan nilai Sfc terendah dengan nilai rata-rata 0,078 kg / hp. h terjadi pada Rpm Sedangkan pada pengujian Bensin + katalis 2 (menggunakan elektroda L = 80 mm, d = 15 mm, jarak elektroda 5 mm)menunjukkan nilai Sfc terendah dengan nilai rata-rata 0,079 kg / hp. h terjadi pada Rpm Efisiensi thermis (%) Pada Gambar 6 terlihat efisiensi thermis naik seiring dengan penambahan Putaran (Rpm) dan akan turun bila mencapai puncaknya, pada Putaran (Rpm) rendah efisiensi thermis yang dihasilkan lebih kecil karena pada Putaran (Rpm) rendah campuran udara bahan bakar belum tercampur dengan dengan sempurna, sehingga menghasilkan pembakaran yang tidak optimal. Seiring dengan naiknya Putaran (Rpm) campuran akan menjadi sempurna, dengan demikian pembakaran yang dihasilkan akan semakin baik dan efisiensi thermis yang dihasilkan juga semakin meningkat. Penambahan Gas hidrogen (HHO) juga menyebabkan efisiensi thermis meningkat, jika dibandingkan dengan yang tidak menggunakan Gas hidrogen (HHO) nilai efisieni thermisnya sangat rendah. Pada pengujian Bensin murni nilai efisiensi thermis tertinggi sebesar 48,1% terjadi pada Rpm Sedangkan pada pengujian Bensin + katalis 1 (menggunakan elektroda L = 60 mm, d = 15 mm, jarak elektroda 5 mm) nilai efisiensi thermis tertinggi sebesar 71,8 % terjadi pada Rpm Sedangkan pada pengujian Bensin + katalis 2 (menggunakan elektroda L = 80 mm, d = 15 mm, jarak elektroda 5 mm) nilai efisiensi thermis tertinggi sebesar 70,3 % terjadi pada Rpm Dengan adanya penambahan Gas hidrogen (HHO) maka dapat meningkatkan nilai efisiensi thermis mesin tersebut. 4. KESIMPULAN Dari hasil penelitian ini diuji dan dibandingkan antara bahan bakar Bensin murni dengan Bensin yang ditambahkan Gas hidrogen (HHO) yang dihasilkan melalui proses Elektrolisa air. Dari alat uji penghasil Gas hidrogen (HHO) dengan variasi panjang elektroda yang berbeda-beda, maka dapat dilihat hasilnya. Berdasarkan analisa pengujian bahwa dengan Bensin murni dengan volume 10 ml pada putaran mesin 6000 Rpm, menghasilkan Daya efektif 4,7 Hp habis dalam waktu 47,3 detik, Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) sebesar 0,116 kg / hp. h, dan Efisiensi thermis sebesar 48,1%. Sedangkan Bensin dengan volume 10 ml ditambahkan Gas hidrogen (HHO) menggunakan elektroda L = 60 mm, d = 15 mm dengan jarak elektroda 5 mm pada putaran mesin 6000 Rpm, menghasilkan Daya efektif 4,9 Hp habis dalam waktu 66 detik, Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) sebesar 0,078 kg / hp. h, dan Efisiensi thermis sebesar 71,8%. 60

5 Pada putaran mesin dan volume bensin yang sama dan kondisi yang sama menggunakan elektroda L = 80 mm, d = 15 mm dengan jarak elektroda 5 mm pada putaran mesin 6000 Rpm, menghasilkan Daya efektif 5,0 Hp habis dalam waktu 64 detik, Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) sebesar 0,079 kg / hp. h, dan Efisiensi thermis sebesar 70,3%. Penambahan Gas hidrogen (HHO) yang diperoleh dari hasil Elektrolisa dapat meningkatkan daya efektif mesin dan Efisiensi thermis mesin serta menurunkan konsumsi bahan bakar (Sfc). Dengan tambahan Gas hidrogen (HHO), dapat memberikan pengaruh yang postitif terhadap kinerja motor bensin yang berbahan bakar Bensin. Bentuk variasi panjang elektroda sangat mempengaruhi. 5. DAFTAR PUSTAKA 1. /siapakah-konsumen-bbm-terbanyak-di-indonesia html Urip Sudirman, 2009, Hemat BBM dengan Air, Kawan Pustaka, Jakarta 8. Wiranto Arismunandar, 1998, Penggerak Mula Motor Bakar Torak, Edisi Kelima, Penerbit ITB Bandung. 61