MODUL PRAKTIKUM LABORATORIUM INSTRUKSIONAL TEKNIK KIMIA BATERAI Koordinator LabTK Dr. Pramujo Widiatmoko FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2016
Kontributor: Dr. Isdiriayani Nurdin, Hary Devianto, Ph.D, Dr. Ardiyan Harimawan, Jeffrey Pradipta Wijana, Robby Sukma Dharmawan BAT 2016/PW 2
DAFTAR ISI DAFTAR ISI... i DAFTAR GAMBAR... ii DAFTAR TABEL... iii BAB I PENDAHULUAN... 1 BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN... 2 2.1. Tujuan... 2 2.2. Sasaran... 2 BAB III RANCANGAN PERCOBAAN... 3 3.1. Perangkat dan Alat Ukur... 3 3.2. Bahan... 3 3.3. Kondisi Percobaan... 3 BAB IV PROSEDUR KERJA... 4 4.1. Langkah Percobaan... 4 DAFTAR PUSTAKA... 8 LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH... 9 A.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor... 9 A.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai... 9 A.3. Penentuan Kapasitas Baterai... 9 A.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder... 10 LAMPIRAN B PROSEDUR PERHITUNGAN... 11 B.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor... 11 B.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai... 11 B.3. Penentuan Kapasitas Baterai... 11 B.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder... 11 LAMPIRAN C DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR... 12 C.1. Nilai Tahanan Resistor... 12 LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA... 13 BAT 2016/PW i
DAFTAR GAMBAR Gambar 4.1 Prosesdur penentuan nilai tahanan resistor... 4 Gambar 4.2 Prosedur penentuan tegangan dan arus baterai... 5 Gambar 4.3 Prosedur penentuan kapasitas baterai... 6 Gambar 4.4 Prosedur penentuan efisiensi baterai... 7 BAT 2016/PW ii
DAFTAR TABEL Tabel A.1 Nilai tahanan resistor... 9 Tabel A.2 Nilai tegangan dan arus baterai... 9 Tabel A.3 Nilai kapasitas baterai... 9 Tabel A.4 Efisiensi baterai sekuner... 10 Tabel C.1 Nilai tahanan resistor berdasarkan warna... 12 BAT 2016/PW iii
BAB I PENDAHULUAN Baterai listrik adalah perangkat yang terdiri dari satu atau lebih sel elektrokimia yang bekerja dengan mengubah energi kimia yang tersimpan menjadi energi listrik. Setiap baterai terdiri dari elektroda negatif (anoda) sebagai tempat berlangsungnya reaksi oksidasi, elektroda positif (katoda) sebagai tempat berlangsungnya reaksi reduksi, elektrolit sebagai media ion untuk bergerak dari anoda ke katoda selama proses discharging (dan kembali ke anoda selama recharging) dan terminal yang memungkinkan arus mengalir dari baterai untuk memberikan energi listrik. Baterai dapat dikategorikan menjadi dua, yang pertama adalah baterai primer (baterai "sekali pakai") yang digunakan sekali dan dibuang, sedangkan yang kedua adalah baterai sekunder (baterai isi ulang) yang setelah habis digunakan dapat diisi ulang beberapa kali. Baterai tersusun dari bahan seperti logam, karbon, polimer dan bahkan udara. Yang paling umum adalah baterai timbal-asam (lead acid battery) yang digunakan dalam kendaraan dan baterai lithium ion yang digunakan untuk barang elektronik portabel. Baterai tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran, dari sel mini yang digunakan untuk alat bantu dengar listrik dan jam tangan, hingga baterai seukuran ruang tidur yang memberikan daya siaga untuk proses telekomunikasi dan pusat data komputer. Penelitian dan pengembangan baterai akhir-akhir ini berlangsung signifikan. Baterai diharapkan memberikan solusi untuk penyimpanan energi dalam transisi dari bahan bakar fosil ke energi alternatif, baik untuk transportasi dan produksi listrik maupun untuk mengaktifkan berbagai perangkat portabel dari semua jenis. BAT 1
BAB II TUJUAN DAN SASARAN PERCOBAAN 2.1. Tujuan Praktikum ini bertujuan untuk memahami fenomena proses discharging dan recharging baterai secara elektrokimia beserta penggunaannya di dalam rangkaian listrik sederhana. 2.2. Sasaran Pada akhir praktikum, praktikan diharapkan dapat melakukan identifikasi: 1. Diagram potensial arus dari suatu beban listrik tertentu. 2. Perbedaan rangkaian listrik seri, paralel, maupun kombinasi seri dan paralel. 3. Proses discharging dan recharging dari baterai sekunder. BAT 2016/PW 2
BAB III RANCANGAN PERCOBAAN 3.1. Perangkat dan Alat Ukur Alat-alat yang digunakan dalam percobaan adalah sebagai berikut: 1. Baterai sekunder AA dan accumulator 12 V 2. Power supply 3. Resistor 10, 20, dan 50 4. Amperemeter 5. Voltmeter 6. Ohmmeter 7. Kabel tembaga + jepit buaya 3.2. Bahan Bahan-bahan yang digunakan dalam percobaan adalah: 1. Baterai AA 2. Baterai AAA 3. Baterai R 4. Baterai D 5. Baterai 9 V 6. Resistor 3.3. Kondisi Percobaan Kondisi percobaan terdiri dari variabel percobaan yang dibuat tetap dan variabel percobaan yang divariasikan. 1. Variabel yang dibuat tetap a) Tekanan udara ruang (660-700 mmhg) b) Temperatur ruang (23 28 o C) 2. Variabel yang divariasikan a) Konfigurasi rangkaian seri, paralel, dan seri-paralel b) Tegangan dan arus untuk baterai dan accumulator BAT 2016/PW 3
BAB IV PROSEDUR KERJA 4.1. Langkah Percobaan Prosedur percobaan meliputi penentuan nilai resistor, prosedur penentuan tegangan dan arus baterai dengan variasi konfigurasi rangkaian, serta penentuan kapasitas dan efisiensi baterai sekunder. 1. Penentuan nilai tahanan resistor Mulai Buat rangkaian resistor Hubungkan Rangkaian Resistor dengan Ohmmeter Data Literatur Pengolahan Data dan Bandingkan data dengan Literatur Selesai Gambar 4.1 Prosesdur penentuan nilai tahanan resistor 2. Penentuan tegangan dan arus baterai dengan variasi konfigurasi rangkaian pada rangkaian listrik tertutup. BAT 2016/PW 4
Penentuan tegangan dilakukan dengan menggunakan voltmeter yang dipasang paralel dengan beban yang akan diukur, sedangkan penentuan arus dilakukan dengan menggunakan amperemeter yang dipasang seri dengan beban yang akan diukur. Mulai Ubah konfigurasi rangkaian listrik Buat rangkaian listrik tertutup Hubungkan Rangkaian listrik dengan voltmeter dan amperemeter Pengambilan data Data Data Literatur Pengolahan data dan Bandingkan terhadap literatur Selesai Gambar 4.2 Prosedur penentuan tegangan dan arus baterai BAT 2016/PW 5
3. Penentuan kapasitas baterai Mulai Buat rangkaian listrik tertutup Hubungkan Rangkaian listrik dengan voltmeter dan amperemeter Baca nilai arus dan tegangan tiap selang waktu yang sudah ditentukan selama 1 jam Pengambilan data Data Data Literatur Pengolahan data dan Bandignkan terhadap literatur Selesai Gambar 4.3 Prosedur penentuan kapasitas baterai BAT 2016/PW 6
4. Penentuan efisiensi baterai sekunder perhitungan efisiensi dilakukan berdasarkan rasio slope kurva discharging terhadap slope kurva charging. Mulai Buat rangkaian listrik tertutup Hubungkan Rangkaian listrik dengan voltmeter dan amperemeter Baca nilai arus dan tegangan tiap selang waktu yang sudah ditentukan selama 1 jam Ubah rangkaian listrik dengan menambahkan power supply / adaptor Sesuaikan nilai kuat arus sehingga nilainya sama dengan saat posisi discharge Pengambilan Data Data Pengolahan data dan Bandignkan terhadap literatur Selesai Gambar 4.4 Prosedur penentuan efisiensi baterai BAT 2016/PW 7
DAFTAR PUSTAKA Bagotsky, V.S., 2006, Fundamental of Electrochemistry, 2nd Ed., John Wiley & Sons Inc. Prentice, G., 1991, Electrochemical Engineering Principles, Prentice-Hall International, Inc. Rahn, C. D., Wang, C.-Y., 2013, Battery Systems Engineering, John Wiley & Sons Inc. BAT 2016/PW 8
LAMPIRAN A TABEL DATA MENTAH A.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor Tabel A.1 Nilai tahanan resistor No. Skema Rangkaian Listrik Nilai Tahanan Berdasarkan Perhitungan (Ω) Nilai Tahanan Terukur (Ω) Galat (%) A.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai Tabel A.2 Nilai tegangan dan arus baterai No. Skema Rangkaian Listrik Nilai Tahanan Berdasarkan Perhitungan (Ω) Nilai Tegangan Terukur(V) Nilai Arus Terukur (A) A.3. Penentuan Kapasitas Baterai Tabel A.3 Nilai kapasitas baterai No. Jenis Baterai dan Tahanan Terhubung Waktu (menit) Nilai Tegangan Terukur(V) Nilai Arus Terukur (A) BAT 2016/PW 9
A.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder Tabel A.4 Efisiensi baterai sekuner No. Jenis Baterai dan Tahanan Terhubung Waktu (menit) Nilai Tegangan saat discharging (V) Nilai Tegangan saat charging (V) BAT 2016/PW 10
LAMPIRAN B PROSEDUR PERHITUNGAN B.1. Penentuan Nilai Tahanan Resistor Seri: Paralel: B.2. Penentuan Tegangan dan Arus Baterai Seri: Paralel: B.3. Penentuan Kapasitas Baterai B.4. Penentuan Efisiensi Baterai Sekunder BAT 2016/PW 11
LAMPIRAN C DATA SPESIFIKASI DAN LITERATUR C.1. Nilai Tahanan Resistor Tabel C.1 Nilai tahanan resistor berdasarkan warna Warna Warna ke 1 Warna ke 2 Warna ke 3 Warna ke 4 Hitam - 0 - Coklat 1 1 0 Merah 2 2 00 Orange 3 3 000 Kuning 4 4 0000 Hijau 5 5 00000 Biru 6 6 000000 Ungu 7 7 0000000 Abu abu 8 8 Putih 9 9 Emas Toleransi 5% Perak Toleransi 10% BAT 2016/PW 12
LAMPIRAN D LEMBAR KENDALI KESELAMATAN KERJA No Bahan Sifat Bahan Tindakan Penanggulangan 1 Baterai bekas Limbah beracun, perlu penanganan terpisah Berpeluang terjadi kebocoran Siapkan tempat pembuangan khusus baterai Pastikan menyimpan baterai bekas di tempat yang kering Kecelakaan yang mungkin terjadi Penanggulangan Hubungan arus pendek - Segera lepas salah satu sambungan kabel pada rangkaian. - Periksa alat yang menyebabkan hubungan arus pendek. Tersengat listrik - Segera matikan alat yang tersambung dengan sumber arus AC. Perlengkapan keselamatan kerja Sarung tangan Jas laboratorium Goggle Asisten Pembimbing Koordinator Lab TK BAT 2016/PW 13