PENGUJIAN DAN PERBAIKAN PERFORMA GENERATOR HHO DENGAN VARIASI KONFIGURASI LARUTAN ELEKTROLIT BAKING SODA DALAM AQUADES

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR RM 1542 PENGUJIAN DAN PERBAIKAN PERFORMA GENERATOR HHO DENGAN VARIASI KONFIGURASI LARUTAN ELEKTROLIT BAKING SODA DALAM AQUADES SUPRASTOWO NRP Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono, M.Eng.Sc JURUSAN TEKNIK MESIN Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2009

2 FINAL PROJECT RM 1542 EXPERIMENTAL STUDY AND INPROVEMENT OF HHO GENERATOR PERFORMANCES WITH VARIATION OF CONFIGURATION BAKING SODA ELECTROLYTE SOLUTION IN AQUADES SUPRASTOWO NRP Academic Advisor Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono, M.Eng.Sc MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT Industrial Faculty Of Technology Sepuluh Nopember Institut Of Technology Surabaya 2009

3 PENGUJIAN DAN PERBAIKAN PERFORMA GENERATOR HHO DENGAN VARIASI KONFIGURASI LARUTAN ELEKTROLIT BAKING SODA DALAM AQUADES Nama Mahasiswa : SUPRASTOWO NRP : Jurusan : Teknik Mesin FTI-ITS Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H. D. SUNGKONO, M.Eng.Sc. Brown s gas atau gas HHO dipercaya dapat digunakan untuk menghemat bahan bakar pada kendaraan, sehingga perlu dilakukan penelitian terhadap generator yang digunakan untuk memproduksi gas HHO. Penelitian dilakukan dengan menggunakan generator HHO generasi ke-3 dengan variasi konfigurasi larutan elektrolit baking soda 1 gram, 2 gram, 3 gram, 4gram, 5 gram, 10 gram, 15 gram, dan 20 gram dalam setiap 1 liter aquades. Penelitian meliputi pengujian performa genrator HHO dengan waktu pengujian 24 jam dan pengujian generator HHO pada engine genset bensin dengan kelompok kontrol mesin tanpa penambahan generator HHO. Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah bahwa konfigurasi elektrolit baking soda 10 gram dengan elektroda luar sebagai katoda memiliki efisiensi generator HHO paling besar yaitu 9,43%. Dari pengujian 24 jam, konfigurasi 1 gram memiliki efisiensi HHO terbesar dengan rata-rata kenaikan dari konfigurasi 3 gram sebesar 74,55%, Dari pengujian di motor generator-set bensin Yasuka, konfigurasi 10 gram hanya dapat mencapai beban 88.89%. Tetapi konfigurasi 1 gram dapat mencapai beban % dengan persentase kenaikan rata-rata efisiensi sistem genset (η overall ) sebesar % Kata kunci : Brown s gas, gas HHO, generator-set, larutan elektrolit, baking soda, aquades, elektroda, katoda, dan efisiensi.

4 EXPERIMENTAL STUDY AND INPROVEMENT OF HHO GENERATOR PERFORMANCES WITH VARIATION OF CONFIGURATION BAKING SODA ELECTROLYTE SOLUTION IN AQUADES Student Name : SUPRASTOWO NRP : Department : Teknik Mesin FTI-ITS Academic Advisor : Prof. Dr. Ir. H. D. SUNGKONO, M.Eng.Sc. Brown's gas or HHO gas is believe applicable to economize fuel at vehicle, causing need to be done research to generator applied to produce gas HHO Research is done by using generator HHO third generation with various configuraton of electrolyte baking soda 1 grams, 2 grams, 3 grams, 4grams, 5 grams, 10 grams, 15 grams, and 20 grams in every 1 litre aquades. Research covers examination of performa genrator HHO with experiment of 24 hours and experiment of generator HHO at engine genset gasoline with group of control is engine without addition of generator HHO. The result of this research is that electrolyte configuraton baking soda 10 grams with external electrode as cathode has biggest HHO generator efficiency that is 9,43%. From experiment of 24 hours, configuraton 1 gram has the biggest HHO efficiency with average of increase of from configuraton 3gram equal to 74,55%, From experiment in motor generator-set gasoline Yasuka, configuraton 10 grams only reach burden 88.89%. But configuraton 1 gram can reach burden 111,11% with percentage increase of average of genset system efficiency (overall efficiency) equal to 0,0022% Key word : Brown s gas, HHO gas, generator-set, electrolyte, baking soda, aquades, electrode, cathode, and efficiency.

5

6 KATA PENGANTAR Ucapan syukur Alhamdulillah penulis panjatkan kepada Maha pencipta jagad raya, Maha pemberi ilmu, Allah SWT atas segala ijin, karunia hidayah serta bimbingan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis menyadari bahwa keberhasilan penyelesaian tugas akhir ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak baik langsung maupun tidak langsung. Untuk itu pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada : 1. Ibu Supalmiati dan bapak Sarino yang selalu membantu dengan kasih saying, nasehat, do a dan materi. Mbak Yanti, mbak Tya, mas Kunc, dan mas Dar 2. Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono Kawano, M.Eng.Sc. selaku dosen pembimbing yang dengan tulus mengajarkan berbagai ilmu 3. Ir kadarisman, Dr. Bambang Sudarmanta, Dr. Ary Bachtiar yang telah bersedia memberikan masukan dan saran-saran kepada penulis. 4. Seluruh dosen dan karyawan Teknik Mesin FTI-ITS yang telah memberikan banyak ilmu, pengetahuan dan pengalaman kepada penulis.. 5. Teman-teman browns gas crew, Handoro dan Indra kurap 6. Teman- teman Lab. TPBB Teknik Mesin FTI-ITS: Acoy, Budset, Buyung, Adi Kiwir, Danang, Lani, Pethuk, Pratma, Said, Pak Syaiful Anwar, dan Ryan,. 7. Teman-teman M47: Daniel, JB, Adrian Ma ul, Bang Hasan, Pambudi, Erik dan yang lainnya 8. Arek-arek kontrakan bumi marina mas 9. Semua pihak yang tidak bisa disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwasannya penelitian ini masih belum sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik serta saran yang membangun untuk perbaikan di masa i

7 mendatang. Semoga Tugas Akhir ini dapat berguna bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan masyarakat luas. Surabaya, Agustus 2009 Penulis ii

8 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ABSTRAK LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR i DAFTAR ISI iii DAFTAR GAMBAR vii DAFTAR TABEL xi DAFTAR SIMBOL xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Brown s Gas (Gas HHO) Proses Elektrolisis Air untuk Memproduksi gas HHO Pemilihan Stainless Steel Sebagai elektroda Larutan Elektrolit Sebagai Katalis Endapan Berwarna Coklat pada Generator HHO Karakteristik Gas HHO Parameter Peforma Generator HHO Konsumsi Daya Generator HHO Laju Produksi Gas HHO iii

9 2.7.3 Efisiensi Generator HHO Habisnya Aquades per Satuan Waktu Massa Anoda yang Teroksidasi Engine Generator (genset) Parameter Unjuk Kerja Motor Bensin Daya Efektif (Ne) Torsi (T) Tekanan Efektif Rata-rata (Bmep) Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc) Effisiensi Thermal (η th ) Emisi Gas Buang Motor Bensin Karbon Monoksida (CO) Hidro Carbon (HC) Efisiensi Sistem Generator-set (η overall ) Penelitian Terdahulu BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Umum Flow Chart Penelitian Peralatan Pengujian Performa Generator HHO Generator HHO Peralatan Pendukung Peralatan Ukur Peralatan Pengujian pada Motor Generator-set Bensin Alat Uji Alat Ukur Pelaksanaan Penelitian Set Up Generator HHO Pengujian Performa Generator HHO iv

10 Pengujian Laju Produksi Gas HHO dan Daya yang Dibutuhkan Pengujian Performa GHHOSelama 24 jam Pengujian Performa Engine Generator-set Bensin Pemasangan Instalasi HHO Generator Pada Generator Set Bensin Pelaksanaan Pengujian BAB IV PERHITUNGAN DAN ANALISA 4.1 Perhitungan dan Analisa Performa Generator HHO Perhitungan Performa Generator HHO Analisa Performa Generator HHO Analisa Hasil Pengujian Generator HHO Selama 24 jam Analisa Performa Generator HHO Analisa Visualisasi Larutan Elektrolit Perhitungan dan Analisa Unjuk Kerja Genset Bensin Yasuka Perhitungan Unjuk Kerja Analisa Grafik Unjuk Kerja Perhitungan dan Analisa Efisiensi Sistem Generator-set BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA APENDIX A APENDIX B APENDIX C v

11 APENDIX D APENDIX E APENDIX F APENDIX G APENDIX H APENDIX I vi

12 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pemecahan molekul air menjadi gas HHO Gambar 2.2 Rangkaian dasar sistem elektrolit Gambar 2.3 Grafik hubungan antara reaksi kimia terhadap energi yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi.. 11 Gambar 2.4 Sistem elektroplating dengan logam Cu Gambar 2.5 Logam Fe terionisasi akibat kehilangan electron. 13 Gambar 2.6 Elektroda terkorosi dan endapan Fe(OH)3 menepel pada dinding tabung generator HHO generasi Gambar 2.7 Portable Engine-generator Set (Genset) Gambar 2.8 Kontrol volum sistem pengujian gen-set Gambar 3.1 Elektroda spiral generator HHO generasi ke Gambar 3.2 (a)toples plastik yang digunakan sebagai tabung generator HHO, (b)elektroda kawat spiral dalam dan luar Gambar 3.3 Baterai accu mobil yang digunakan sebagai catu daya Gambar 3.4 Battery charger Gambar 3.5 Timbangan Digital Gambar 3.6 (a) Skema HHO gas flowmeter, (b) HHO gas flowmeter yang digunakan Gambar 3.7 Voltmeter Gambar 3.8 Clamp AC/DC Amperemeter Gambar 3.9 Yasuka Gasoline Engine Generator Set, 4 stroke, type 1500DC Gambar 3.10 Exhaust Gas Analizer Gambar 3.11 Skema peralatan pengujian Gambar 3.12 Skema instalasi HHO generator pada generator set vii

13 Gambar 3.13 Skema pengujian pada generator-set bensin Gambar 3.14 Diagram alir (flowchart) penelitian Gambar 4.1 Grafik konsumsi daya listrik Generator HHO terhadap variasi konfigurasi baking soda dalam 1 liter aquades Gambar 4.2 Grafik laju produksi gas HHO terhadap variasi konfigurasi baking soda dalam 1 liter aquades Gambar 4.3 Grafik laju produksi gas HHO terhadap variasi konfigurasi baking soda dalam 1 liter aquades Gambar 4.4 Grafik hubungan konsumsi daya oleh generator HHO terhadap waktu pengujian Gambar 4.5 Grafik laju produksi gas HHO terhadap waktu pengujian Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi gas HHO terhadap waktu pengujian Gambar 4.7 Diagram batang hubungan laju konsumsi larutan terhadap variasi konfigurasi baking soda Gambar 4.8 Diagram batang hubungan massa anoda teroksidasi terhadap variasi konfigurasi baking soda Gambar 4.9 kondisi awal larutan elektrolit dalam generator HHO sebelum dilakukan pengujian Gambar 4.10 Generator HHO Konfigurasi 1 gram Baking Soda per 1 liter Aquades Gambar 4.11 Generator HHO Konfigurasi 2 gram Baking Soda per 1 liter Aquades Gambar 4.12 Generator HHO Konfigurasi 3 gram Baking Soda per 1 liter Aquades Gambar 4.13 Generator HHO Konfigurasi 5 gram Baking Soda per 1 liter Aquades Gambar 4.14 Generator HHO Konfigurasi 10 gram Baking Soda per 1 liter Aquades Gambar 4.15 Generator HHO Konfigurasi 15 gram Baking Soda per 1 liter Aquades viii

14 Gambar 4.16 Generator HHO Konfigurasi 20 gram Baking Soda per 1 liter Aquades Gambar 4.17 Diagram batang volume endapan coklat dari setiap variasi Gambar 4.18 Grafik daya efektif terhadap % beban Gambar 4.19 Grafik torsi terhadap % beban Gambar 4.20 Grafik Bmep terhadap % beban Gambar 4.21 Grafik Bsfc terhadap % beban Gambar 4.22 Grafik Efisiensi terhadap % beban Gambar 4.23 kadar CO terhadap % beban Gambar 4.24 Grafik kadar HC terhadap % beban Gambar 4.25 Grafik temperature engine terhadap % beban Gambar 4.26 Grafik temperatur exhaust terhadap % beban Gambar 4.27 Grafik temperatur oli terhadap % beban Gambar 4.28 Grafik efisiensi sistem generator-set terhadap %beban ix

15 (halaman kosong) x

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Standard komposisi stainless stell Tabel 2.2 Standard resistansi berbagai macam tipe kelas stainless steel pada berbagai macam kondisi lingkungan Tabel 2.3 Harga potensial reduksi beberapa unsur dan senyawa. 16 Tabel 2.4 Propeties gas hidrogen pada kondisi temperatur dan tekanan standar xi

17 (halaman kosong) xii

18 DAFTAR SIMBOL Notasi : ρ = massa jenis (kg/m 3, gr/l) ρ HHO = massa jenis gas HHO (kg/m 3, gr/l) ρ H2 = massa jenis gas H 2 (kg/m 3, gr/l) ρ O2 = massa jenis gas O 2 (kg/m 3, gr/l) t = waktu pengujian(s) Ne = daya poros (Hp) V = voltase beban lampu (volt) V HHO = voltase generator HHO (volt) I = arus beban lampu(ampere) I HHO = arus generator HHO (volt) n = putaran mesin (rpm) η gen = efisiensi genset (%) Ne = daya efektif engine (hp) T = Torsi (Kg.cm) BMEP = tekanan efektif rata-rata (kpa) z = konstanta untuk jenis mesin (2 untuk 4 langkah dan 1 untuk 2 langkah) A = luas penampang torak (m²) L = panjang langkah torak (m) i = jumlah silinder. SFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/hp.jam) m bb = massa bahan bakar premium(kg). m HHO = massa gas HHO (kg) m H2 = massa gas H2 (kg) m O2 = massa gas O2 (kg) s = waktu untuk menghabiskan sejumlah m bb (s) Q H2 = Nilai kalor gas H2 (cal/gr) Q bb = Nilai kalor bahan bakar premium (cal/gr) Q HHO = Nilai kalor bahan gas HHO (cal/gr) Q total = Nilai kalor campuran bahan bakar premium dan gas HHO (cal/gr) xiii

19 η th = efisiensi thermal (%) η HHO = efisiensi generator HHO (%) η overall = efisiensi sistem genset (overall) (%) A/F = air fuel ratio V & = laju produksi gas HHO (ml/s) gashho g = gravitasi (m/s 2 ) Δm anoda = massa anoda yang teroksidasi (gram) ΔH 2 O = habisnya aquades persatuan waktu (ml/gr.jam) Singkatan : BHP SFC SG NKA NKB HHV LHV API HC FTI ITS = Break Horse Power = Spesific Fuel Consumption = specific gravity = nilai kalor atas = nilai kalor bawah = high heat value (NKA) = low heat value (NKB) = American Petroleum Institute = Hidro Carbon = Fakultas Teknologi Industri = Institut Teknologi Sepuluh Nopember xiv