SKRIPSI OPTIMALISASI PRODUKSI HIDROGEN MELALUI ELEKTROLISIS AIR SEBAGAI SUMBER ENERGI

Transkripsi

1 SKRIPSI OPTIMALISASI PRODUKSI HIDROGEN MELALUI ELEKTROLISIS AIR SEBAGAI SUMBER ENERGI Skripsi disusun sebagai salah satu syarat penyelesaian pendidikan Sarjana Teknik Kimia Disusun oleh : Ghifari Nurachmad NIM PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKETO 2013

2 Skripsi ini saya persembahkan untuk orang tua tercinta, istri, anak, serta seluruh teman yang selalu memberi dukungan

3 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL...i HALAMAN PERSEMBAHAN...ii HALAMAN PERSETUJUAN...iii HALAMAN PENGESAHAN...iv DAFTAR ISI...v-vi DAFTAR TABEL...vii-viii DAFTAR GAMBAR...ix KATA PENGANTAR...x-xi ABSTRACT...xii-xiii BAB I PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang masalah Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Manfaat Penelitian...3 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1.Hidrogen Air Elektrolisis Sumber Listrik Searah (DC) Elektroda Larutan Elektrolit Proses Redoks Penelitian yang Telah Dilakukan...11 BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Rancangan Penelitian Variabel Penelitian Alat dan Bahan Prosedur Penelitian Pengolahan Data...19 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pengaruh Variabel-variabel Bebas Terhadap Laju Pembentukan Hidrogen...20

4 4.1.1 Produksi gas Hidrogen dengan variasi konsentrasi pada tegangan 12 V dan Temperature 50 C Produksi gas Hidrogen dengan variasi Tegangan pada konsentrasi 30% Berat dan Temperature 50 C Produksi gas Hidrogen dengan variasi Temperatur pada konsentrasi 30% Berat dan Tegangan 12 Volt dengan arus 0.8 A Tinjauan Effisiensi, Konsumsi dan Perolehan Yield Perolehan dan efisiensi faradik pada katoda Konsumsi Energi Perolehan Yield...39 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Saran...41 DAFTAR PUSTAKA...42 LAMPIRAN-LAMPIRAN...44

5 DAFTAR TABEL Tabel 1.1 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 20 % berat, Tegangan 12 Volt, dan Temperature 50 C...44 Tabel 1.2 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 30 % berat, Tegangan 12 Volt, dan Temperature 50 C...46 Tabel 1.3 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 40 % berat, Tegangan 12 Volt, dan Temperature 50 C...48 Tabel 1.4 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 30 % berat, Tegangan 6 Volt, dan Temperature 50 C...50 Tabel 1.5 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 30 % berat, Tegangan 3 Volt, dan Temperature 50 C...52 Tabel 1.6 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 30 % berat, Tegangan 12 Volt, dan Temperature 45 C...54 Tabel 1.7 Data hasil percobaan dengan Konsentrasi 30 % berat, Tegangan 12 Volt, dan Temperature 40 C...56 Tabel 2.1 Potensial Reduksi Standart Tabel 4.1 Persamaan linier Produksi Volume Hidrogen dengan variasi Konsentrasi...23 Tabel 4.2 Persamaan linier Produksi Volume Hidrogen dengan variasi Tegangan...26 Tabel 4.3 Persamaan linier Produksi Volume Hidrogen dengan variasi Temperatur...30 Tabel 4.4 Data nilai muatan listrik pada variasi konsentrasi...32

6 Tabel 4.5 Data nilai muatan listrik pada variasi tegangan...33 Tabel 4.6 Data nilai effisensi arus pada variasi tegangan...34 Tabel 4.7 Data nilai effisiensi arus pada variasi tegangan...35 Tabel 4.8 Data nilai konsumsi energi pada variasi konsentrasi...37 Tabel 4.9 Data nilai konsumsi energi pada variasi tegangan...37

7 DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Skema Rangkaian Peralatan...17 Gambar 3.2 Diagram Alir Percobaan...18 Gambar 4.1 Grafik Waktu terhadap Kuat arus pada variasi Konsentrasi berat...21 Gambar 4.2 Grafik Waktu terhadap produksi Volume Hidrogen pada variasi Konsentrasi Berat...22 Gambar 4.3 Grafik waktu terhadapvolume Hidrogen pada variasi Tegangan...24 Gambar 4.4 Kondisi Operasi Ideal untuk elektrolisis Air...25 Gambar 4.5 Grafik Waktu terhadap Kuat arus Pada variasi Tegangan...27 Gambar 4.6 Grafik Waktu terhadap Volume Hidrogen dengan variasi Temperatur...28 Gambar 4.7 Grafik Nilai Q Pada Variasi konsentrasi...33 Gambar 4.8 Grafik Nilai Q Pada Variasi Tegangan...33 Gambar 4.9 Nilai Effisiensi Arus vs Variasi Konsentrasi...35 Gambar 4.10 Nilai Effisiensi Arus vs Variasi Tegangan...35 Gambar 4.11 Nilai Konsumsi Energi vs Variasi Konsentrasi...38 Gambar 4.12 Nilai Konsumsi Energi vs Variasi Tegangan...38

8 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan hidayah-nya laporan tugas akhir dengan judul Optimalisasi Produksi Hidrogen Melalui Elektrolisis Air Sebagai Sumber Energi ini dapat terselesaikan. Penyusunan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan program studi Strata Satu (S1) dan memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia di Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. Tugas akhir ini tidak akan tepat waktu selesai tanpa bantuan berbagai pihak, oleh sebab itu penulis sampaikan ucapan terima kasih yang setulus-tulusnya kepada : 1. Bapak Tito Pinandita S.Si., M.Kom selaku Dekan Fakultas Teknik. 2. Bapak Anwar Ma`ruf, ST.,MT., selaku Kaprodi Teknik Kimia. 3. Bapak Abdul Haris ST., MT., selaku Pembimbing Akademik Bapak Ir. Regawa Bayu, MT., selaku Dosen Pembimbing I. 5. Ibu Endar Puspawiningtiyas, ST.,MT., selaku Dosen Pembimbing II. 6. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 7. Tata Usaha dan Pegawai Civitas Akademika Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 8. Teman-teman angkatan 2008 dan seluruh angkatan Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto. 9. Semua pihak yang telah membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

9 Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih ada kekurangan, karenanya kritik dan saran dari berbagai pihak sangat kami harapkan. Semoga laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat. Purwokerto, Desember 2013 Penulis

10 ABSTRAK Energi merupakan hal yang sangat penting bagi kehidupan manusia. Energi sangat bermanfaat bagi masyarakat, khususnya bagi keberlangsungan kehidupan manusia. Energi yang digunakan sekarang berasal dari sumber energi yang tidak terbarukan dan memiliki dampak polusi yang tinggi, sehingga perlu dilakukan untuk melakukan penelitian tentang energi alternatif yang dapat terbarukan dan lebih ramah terhadap lingkungan. Hidrogen dapat digunakan sebagai sumber energi baik dibakar langsung atau dipakai sebagai sumber energi listrik dengan teknologi FuelCell. Sisa limbah pemakaian hidrogen juga sangat ramah lingkungan. Hidrogen sangat berlimpah keberadaanya di bumi dalam bentuk air, karena dalam bentuk senyawa air (H 2 O) sehingga diperlikan suatu metode untuk memisahkannya. Untuk memisahkan air menjadi Hidrogen dan oksigen menggunakan elektrolisis dengan prisip redoks. Segala parameter operasi yang dapat mempengaruhi effisiensi elektrolisis adalah fokus utama dalam penelitian. Dengan mengetahui parameter operasi yang optimal maka diharapkan dapat membantu dalam membuat alat Electrolyzer yang lebih optimal dan effisien Kata kunci : Energi, Hidrogen, Sumber energi terbarukan, Polusi, Elektrolisis, Parameter Operasi, Efisisensi, Electrolyzer

11 ABSTRACT Energy is a very important thing in human life. Energy is very useful for people, especially for human life. Energy used today is derived from non-renewable energy sources and impacts of pollution are high, so it is necessary to do research on alternative renewable energy sources that are more environmentally friendly. Hydrogen can be used as an energy source either burned directly or used as a source of electrical energy with FuelCell technology. The excess use of Hydrogen is also environmentally friendly. Hydrogen is abundant in the earth's availability in the form of water, because in the form of compounds (H 2 0) so we need a method to separate them. To split water into hydrogen and oxygen using electrolysis with redox principle. Any operating parameter that can affect the efficiency of electrolysis as well as how its in such matters, that the main focus of research. By knowing the optimum operating parameters are expected to assist in the design of optimal and efficient electrolyzer Keyword : Energy, Hydrogen, Renewable resources, Pollution, Electrolysis, Operating parameters, Efficiency, Electrolyzer