LAMPIRAN II PERHITUNGAN

Transkripsi

1 LAMPIRAN II PERHITUNGAN 1. Menghitung jumlah KOH yang dibutuhkan Konsentrasi KOH Volume Elektrolit Berat Molekul KOH Maka, gram KOH gram KOH : 1.25 M : 12 Liter : gram = M V BM (Sumber : Kimia Analisis Dasar, 2012 POLSRI) = = gram 2. Menghitung Volume Tangki Penampung Umpan ( Feed ) Tinggi Tangki = 24 cm Lebar Tangki = 24 cm Panjang Tangki = 35,5 cm Volume Tangki = p l t = 35.5 cm 24 cm 24 cm = cm 3 = dm 3 () 3. Menghitung Volume Tabung Penampung Gas Hidrogen Tinggi Tabung = 28 cm Diameter Tabung = 12 cm Jari-jari Tabung = 6 cm Volume tabung = πr 2 t = cm 2 28 cm = cm 3 = dm 3 () 61

2 62 4. Menghitung Volume Tabung Penampung Gas Oksigen Tinggi Tabung Diameter Tabung Jari-jari Tabung Volume tabung = 28 cm = 12 cm = 6 cm = πr 2 t = cm 2 28 cm = cm 3 = dm 3 () 5. Menghitung beda pressure gauge dengan tekanan pada tabung penampungan gas H2 Tekanan pressure gauge = 17 mmhg = 17 mmhg = kpa 0,133 kpa mmhg Tekanan tabung = 17 mmhg = atm 0,00131 atm mmhg = atm + 1 atm = atm (Tekanan absolute) Dengan cara yang sama, dapat ditabulasikan sebagai berikut : Tabel 39. Perbandingan tekanan pressure gauge dengan tekanan tabung No Tekanan pressure gauge Tekanan Tabung mmhg kpa Absolut (atm) ,

3 63 6. Menghitung Total Volume Gas yang dihasilkan 6.1 Secara Teori Menghitung Total Volume Gas yang Dihasilkan pada Arus 0.5 Ampere / Cell Diketahui : i = 2.5 Ampere ( untuk 5 cell ) t = 420 detik Maka ; Gas yang dihasilkan pada masing masing elektroda Reaksi yang terjadi : Katoda : 2H2O(l) + 2e - H2(g) + 2OH - (aq) Ӏ2...( 1 ) Anoda : 4OH - (aq) O2(g) + 2H2O(l) + 4e -...( 2 ) Reaksi Total : 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)...( 3 ) ( Sumber : Dr Hizkia Achmad, 2001 ) - Total Volume Gas F = i t = 2.5 Ampere 420 detik = 1050 Coulomb = 1050 Coulomb = Faraday 1 Faraday Coulomb ( Sumber : Dr Hizkia Achmad, 2001 ) Pada Katoda ( Pers.1 ) dihasilkan = Faraday...( Hukum Faraday ) Jumlah Elektron = = gas H2 Volume Gas H2 = gas H ( STP ) = 0.12 gas H2

4 64 Pada Anoda ( Pers.2 ) dihasilkan = Faraday...( Hukum Faraday ) Jumlah Elektron = Volume gas O2 = gas O2 = gas O ( STP ) = Gas O2 Jadi, Total Volume Gas yang dihasilkan yaitu, = Volume Gas H2 + Volume Gas O2 = = Dengan cara perhitungan yang sama seperti yang diatas, maka pada data selanjutnya ditabulasi sebagai berikut : Konsentrasi ( M ) 1.25 Tabel 40. dengan variasi Arus Secara Teoritis Tegangan ( volt ) i ( A ) waktu ( detik ) H2 O2 ( ) , ,1263 0,0631 0, ,1139 0,057 0, ,1201 0,0601 0, ,1361 0,0681 0, Secara Praktek Menghitung Total Volume Gas yang dihasilkan Arus 0.5 Ampere / Cell Pada Kondisi Tekanan dan Temperatur yang Berubah Diketahui : P 1 = 1 atm = 760 mmhg P 2 = 17 mmhg = 17 mmhg mmhg

5 65 v 1 T 1 T 2 = 777 mmhg ( Tekanan Absolute ) = 0.12 = 0 o C = 0 o C = 273 K = 28 o C = 28 o C = 301 K Maka; Volume pada tekanan 17 mmhg dan Temperatur 301 K yaitu : Persamaan awal rumus : P 1 v 1 = n R T 1 P 2 v 2 n R T 2 Sehingga menjadi ; v 2 = P 1 v 1 T 1 Konsentrasi ( M ) 1.25 P 2 T 1 = 760 mmhg K = mmhg 273 K Tabel 41. dengan variasi Arus Secara Praktek Tegangan ( volt ) i ( A ) waktu ( detik ) H2 O2 ( ) Dengan cara perhitungan yang sama, maka untuk data selanjutnya dapat ditabulasikan dan ditunjukkan pada tabel 42

6 66 Konsentrasi ( M ) Tabel 42. dengan variasi arus secara Praktek Tegangan ( volt ) i ( A ) waktu ( detik ) H2 O2 ( ) ,0933 0,0700 0,14 0, ,1007 0,0755 0,151 0, , ,104 0,078 0,156 0, , ,108 0,081 0,162 0, , ,122 0,0915 0,183 0, , ,086 0,0645 0,129 0, , ,0933 0,07 0,14 0, ,102 0,0765 0,153 0, ,106 0,0795 0,159 0, ,1187 0,089 0,178 0, ,072 0,0540 0,108 0, ,0865 0,0649 0,1298 0, , ,1007 0,0755 0,151 0, , ,104 0,078 0,156 0, , ,1153 0,0865 0,173 0, , ,0433 0,0325 0,065 0, , ,0647 0,0485 0,097 0, , ,072 0,054 0,108 0, ,086 0,0645 0,129 0, , ,1007 0,0755 0,151 0, Menghitung Efisiensi Alat yang di gunakan pada Proses Elektrolisis pada Arus 0.5 Ampere / cell Diketahui : = Dari Reaksi Elektrolisis yang ada untuk menghasilkan Hidrogen dan Oksigen 2 H2O ( l ) 2 H2 ( g ) + O2 ( g )... Hf = kj/ Dimana, Untuk menguraikan 1 gas H2 membutuhkan energi sebesar kj, sehingga Hf = = J kj 1000 Joule Kj

7 67 Jumlah listrik yang digunakan untuk proses elektrolisis adalah Maka ; W = V I t ( Sumber : Hiskia Achmad, 2001 ) = 11 volt 2.5 Ampere 420 detik = Joule Efisiensi Alat ( ɳ ) = Energi Teoritis digunakan untuk elektrolisis 100% Energi Aktual yang dibutuhkan = Jumlah Hf 100 % W = Joule Joule = 2332,45 Joule 100 % Joule = % 100 % Dengan cara perhitungan yang sama didapatkan Efisiensi Alat untuk variasi arus, seperti yang ditunjukkan pada tabel berikut : Konsentrasi ( M ) Tabel 43. Efisiensi Alat pada masing-masing Arus Tegangan ( volt ) I ( A ) Waktu ( detik ) 11 2, , , , , , , ,81 Efisiensi Alat ( % )

8 Menghitung Neraca Massa pada Alat Hydrogen Fuel Generator with Insulating Cotton Air Umpan ( Stream 1 ) ELEKTROLSER Hidrogen Oksigen Hydrogen Hidrogen ( Stream 2 ) Oksigen Oygen ( Stream 3 ) Air Sisa ( Stream 4 ) Gambar 12. Blok Neraca Massa Proses Elektrolisisis Arus 0.5 Ampere dengan elektroda 5 Cell Diketahui : Volume Awal Massa H2O Awal Volume Akhir Waktu Massa H2O Akhir Maka; = 12 Liter = 12 Liter Densitas H2O = 12 Liter = gram = Liter = 420 detik = Liter Densitas H2O = Liter = gram H2O terelektrolisis = Berat Awal Berat Akhir = gram gram

9 69 = 165 gram Volume Gas H2 Volume Gas O2 = = Input : Stream 1 ( Air Umpan ) Konversi volume ke / detik 3600 detik 1 = ml 1 = ml Konversi volume ke kg/hr kg = kg Konversi volume ke k/hr = 4.59 Output : Stream 2 ( Gas Hidrogen ) Konversi /detik ke / detik 3600 detik 1 = ml 1 = 1045 ml Konversi ml/ ke kg/ 1045 ml gram 1 ml 1 kg = kg Konversi kg/ ke k/ = Stream 3 ( Gas Oksigen ) Konversi /detik ke / detik 3600 detik 1 = ml 1 = 522 ml

10 70 Konversi ml/ ke kg/ 522 ml gram 1 ml Konversi kg/ ke k/ kg = = kg Stream 3 ( Air Sisa ) Konversi /detik ke / detik 3600 detik 1 = ml 1 = ml Konversi / ke kg/ Konversi kg/ ke k/ kg = = kg

11 71 dibawah ini. Dengan cara perhitungan yang sama untuk data selanjutnya dapat ditabulasi seperti yang ditunjukkan pada tabel Konsentrasi ( M ) 1.25 Tabel 44. Neraca Massa Keseluruhan Pada Proses Elektrolisis dengan variasi arus listrik Input Output Stream (1) Stream (2) Stream (3) Stream (4) Arus Waktu Air Umpan Gas Hidrogen Gas Oksigen Air Sisa Ampere detik ml/ kg/ / ml/ kg/ / ml/ kg/ /hr ml/ kg/ / 2, , ,857 4, , , , , ,3 101,290 4, , ,824 7, ,6 0, , ,147 0, , ,8 156,317 6,978 6, , ,093 12, ,5 0, , ,94 0, , ,3 282,018 12, , ,652 16, ,7 0, , ,39 0, , ,1 370,011 16,518 11, , ,529 18, ,5 0, , ,53 0, , ,4 416,322 18,586 Total , ,955 18, ,2 0,001 0, ,01 0,010 0, ,8 1325,96 59,