Characteristic Curve of The Methanol Fuel Cell (170-12) [PDF]

Citation preview

LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 BAB I PENDAHULUAN



1.1 Latar Belakang Pada dasarnya, sumber energi ada dua macam yaitu sumber energi konvensional seperti batubara, petroleum, gas alam, dan sumber energi terbarukan seperti energi matahari, fuel cell, thermo-electric generator, pembangkit listrik tenaga angin dan sebagainya. Bersamaan dengan pencarian sumber energi terbarukan untuk jangka panjang, diperlukan juga sumber energi yang ramah secara lingkungan. Salah satu kandidat dan sangat menjanjikan sebagai solusi sumber energi untuk masa depan dunia adalah fuel cell. Fuel cell adalah perangkat elektro-kimia yang secara langsung mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Dasar struktur fisik fuel cell terdiri dari lapisan elektrolit diapit oleh anoda dan katoda di sisi lain. Fuel cell memiliki potensi untuk mengganti mesin pembakaran internal di kendaraan dan menyediakan energi pada pengisian bahan bakar kendaraan serta merupakan aplikasi energi portable yanghemat, bersih, dan relatif fleksibel. Ada banyak pilihan potensial sumber mentah dari sumber terbarukan untuk mengasilkan hidrogen. Sebagai sebuah teknologi yang secara potensi dapat dimanfaatkan secara luas untuk berbagai aplikasi -termasuk transportasi, mikro power, BTS, untuk bangunan dan didistribusikan ke aplikasi pembangkitan, dan sumber energi terpusat-, aplikasi fuel cell tersebut akan menjadi industri yang berkembang di seluruh dunia. Pada jangka pendek, produksi hidrogen yang terdistribusi melalui reform gas alam atau dengan



elektrolisis-



akan



menjadi



pendekatan



yang



paling



memungkinkan



untuk



memperkenalkan teknologi hidrogen dan awal untuk membangun sebuah infrastruktur hidrogen. Sedangkan pada jangka panjang, fasilitas produksi hidrogen skala besar yang tersentralisasi berbasis pada produksi hidrogen melalui gasifikasi batubara dan melalui gasifikasi biomassa akan memberi keuntungan sekala ekonomi serta akan dibutuhkan untuk memnuhi kebutuhan hidrogen dan di masa yang akan datang akan memberikan efek yang positif bagi ekonomi nasional.



1.2 Tujuan 1. Untuk mengetahui kurva karakteristik the methanol fuel cell dan mencatat tegangan maksimalnya 2. Untuk mengetahui cara kerja the methanol fuel cell



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 3. Untuk melihat diagram power curve dari methanol fuel cell



BAB II DASAR TEORI



Pandangan aliphatik alkohol (metanol, etanol, propanol, butanol) memiliki penanganan dan pembakaran properti yang layak mendapat perhatian mereka sebagai bahan bakar alternatif dalam hak mereka sendiri, dan juga para agen yang menggunakan bahan bakar konvensional. Sebagai bahan individu, bukan variabel yang bervariasi, keteguhan mereka komposisi dan sifat membuat untuk kesederhanaan prediksi kinerja. Ketika digunakan dalam mesin pembakaran, alkohol menawarkan kualitas tinggi antiketukan dan beberapa keuntungan lain atas bensin konvensional. Dalam mesin yang berkarburator, suhu yang tinggi panas dari alkohol diperban dalam peningkatan efisiensi yang sangat besar (sebagai contoh, dari 76 sampai 82 persen). Sikap rendah diri yang rendah juga ditunjukkan dengan titik didih tinggi dan titik-titik kilat yang tinggi, yang keduanya melambangkan penanganan yang lebih besar. Karena massa molekuler yang relatif jauh lebih kecil daripada yang ada di gas, uap alkohol lebih mudah menguap ke atmosfer daripada berkumpul di daerah terpencil. Selain itu, konsentrasi yang lebih besar akan uap yang diperlukan untuk memenuhi kebutuhan udara. Korek api ringan bercampur dengan air, karena sifat alami dari kelompok OH, dan karena itu api alkohol dapat dipadamkan dengan air. Di sisi yang buruk, kandungan oksigen dari alkohol mengalami nilai yang sangat tinggi dalam perbandingan dengan bahan bakar hidrokarbon. Dengan metanol, contohnya, massa atom yang relatif menunjukkan setengah massa molekul yang akan dihuni oleh oksigen, dengan aplikasi bernapas udara, bebas dari atmosfer. Akan tetapi, rumus perbandingannya yang hemat udara tersebut adalah bahwa kandungan energi dalam jumlah besar yang berdasarkan massa unit senyawa stoichiometri (alih-alih bahan bakar saja) menjadi serupa dengan yang dimiliki hidrokarbon. Proporsi energi ini dapat terwujud selama pembakaran terkendali, dalam kasus mesin pembakaran, dengan perlawanan untuk memicu. Sejak alkohol berkualitas tinggi, perbedaan antara kinerja mereka dan yang dari gasolin konvensional di sebuah mesin dengan kapasitas yang diberikan berkurang. Panas laten yang tinggi dari alkohol (dibandingkan dengan kira-kira 300 kJ/kg untuk sebuah gas yang khas) membuat mulai sulit, dan mungkin memerlukan bahan bakar alternatif untuk tujuan pemanasan, sebanding dengan penggunaan bahan bakar panas dengan T.V.O.



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Dengan hidrokarbon, alkohol tidak biasanya memicu karat ketika permukaan metalik yang dilindungi dari kontak dengan air dan udara. Akan tetapi, sebagai persyaratan hukum, alkohol dibuat tidak enak karena dicampur dengan bahan-bahan seperti roh kayu (metanol yang mentah) atau piridin, dan yang belakangan telah diperlihatkan untuk bertindak sebagai katalisnya yang sangat kuat untuk asetat dan asam paracat, yang mengarah ke pembentukan gusi, dan kristal-kristal hijau dari sulfat ferrous. Perpaduan alkohol dengan gas yang retak cenderung mempercepat formasi gusi, tapi ini umumnya dikendalikan dengan stabilisasi dengan inhibitor. Akan tetapi, ada yang akan melarutkan simpanan gusi dalam tangki yang berisi bahan bakar konvensional, dan setiap partikel kotoran atau karat yang dilepaskan dari dinding tangki dapat menyebabkan penyumbatan saluran udara. Metanol tidak terlalu banyak menggunakan hidrokarbon, dan pemisahan berlangsung di hadapan jumlah air yang banyak, terutama dengan pengurangan suhu. (Goodger, 1975) Tiga kelas utama bahan bakar fosil adalah batu bara, minyak, dan gas alam. Bahan bakar lain, seperti minyak shale, minyak pasir lepasan, dan derivatif bahan bakar fosil agak berbeda, tetapi mereka masih dianggap sebagai bahan bakar fosil dan umumnya dilumphkan di bawah satu dari tiga kategori bahan bakar fosil utama. Semua bahan bakar fosil diproduksi dari fosil senyawa karbohidrat. Senyawa ini, dengan formula senyawa Cx(H20)y, diproduksi oleh tanaman hidup dalam proses fotosintesis saat mereka mengkonversi langsung energi surya menjadi energi kimia. Sebagian besar bahan bakar fosil diproduksi selama zaman karbon di zaman paleozoik di bumi, sekitar 325 juta tahun yang lalu. Setelah tanaman mati, karbohidrat dikonversi oleh tekanan dan panas, dan tidak adanya oksigen, menjadi senyawa hidrokarbon dengan formula cair umum CxHy. Meskipun senyawa hidrokarbon hanya terdiri dari karbon dan hidrogen, beberapa molekul yang lebih kompleks dan atom hidrogen yang sama atom dapat diatur dalam struktur yang berbeda untuk menghasilkan senyawa yang memiliki sifat kimia dan fisik yang berbeda. Atom hidrogen hanya memiliki satu elektron dan oleh karena itu perlu berbagi elektron tambahan untuk mengisi bagian dalam kulit K yang paling dalam. Ini berarti bahwa hidrogen memiliki senyawa kimia ±1 dan bahwa itu akan berbagi satu ikatan dengan atom lain dalam molekul organik. Atom karbon memiliki enam electron dan karena itu, kulit bagian dalam benar-benar terisi dengan dua elektron, dan meninggalkan empat elektron di dalam kulit L. Sejak delapan elektron dibutuhkan untuk mengisi peluru L, karbon memiliki satu baris kimia dari ±4 dan akan berbagi empat elektron atau obligasi dengan atom lainnya dalam molekul. Ada tiga kelompok besar hidrokarbon, hidrokarbon alphatik, hidrokik alicyclic, dan hidrokarbon aromatik. Hidrokarbon yang kuat adalah senyawa rantai dan sebagian besar bahan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 bakar fosil dari bahan bakar fosil jatuh ke dalam kelompok besar ini. Dua kelompok hidrokarbon besar lainnya adalah hidrokarbon cincin. Istilah "jenuh" dan "jenuh" kadang-kadang digunakan untuk senyawa hidrokarbon. Hidrokarbon yang jenuh adalah jumlah pon tersebut yang hanya ada ikatan tunggal di antara atom-atom karbon. Hidrokarbon tak jenuh memiliki setidaknya dua atom karbon yang berbagi obligasi ganda. Ikatan hidrokarbon yang kuat atau rantai hidrokarbon lebih dibagi ke dalam tiga bagian, yaitu alkana, alkena, dan alkin hidrokarbon. Alkana hidrokarbon juga disebut seri parafin, adalah kumpulan hidrokarbon rantai yang jenuh. Formula kimia umum nya adalah C n H n +2. Beberapa senyawa yang disebutkan di atas dapat dikenali sebagai komponen utama dari bahan bakar umum. Metana dan etana terdiri dari sebagian besar gas alam, propana dan butana membuat gas metana cair, dan oktan adalah senyawa umum dalam bensin. Sebagai jumlah atom karbon di molekul meningkat, pecahan hidrogen, dan hidrokarbon menjadi kurang menguap. Empat senyawa pertama adalah gas pada suhu ruang dan tekanan dan keseimbangan yang terdaftar adalah cairan. Beberapa molekul-molekul yang dirantai adalah padat. Sebagaimana ditunjukkan sebelumnya, struktur yang tepat dari molekul hidokarbon sangat mempengaruhi sifat kimiawi dan fisiknya. Jika awalan "n ", singkatan normal, muncul di depan nama hidrokarbon, itu berarti bahwa semua atom karbon terhubung dalam satu rantai panjang. Awalan "iso" di depan nama hidrokarbon berarti bahwa ada cabang-cabang karbon atom, yang biasanya terdiri dari kelompok metil (CH3-), yang terhubung ke jaringan utama. Isooktan yang muncul di sini disebut 22,4-trimetana karena ada tiga kelompok metil (trimethyl) yang dipasang pada rantai pentana dasar (pentane) pada kedua (2), kedua (2), dan keempat (4) posisi atom carbon-atom. Kedua molekul ini memiliki rumus kimia dasar yang sama, C8H18, tapi mereka memiliki sifat kimia dan fisik yang sangat berbeda. Alkena dan alkin cabang dari aliphatic hidrokarbon adalah hidrokarbon yang tidak jenuh. Alkena hidrokarbon, yang juga disebut seri olefin, memiliki sebuah ikatan karbon-atom ganda dalam rantai. Rumus umum untuk grup ini adalah CnH2n, dan beberapa senyawa khas adalah ethylene (C2H4), propylene (C3H6) butene (C4H8), pentene (C5H10), dan hexene (C6H12). Alkin hidrokarbon, yang juga disebut seri acetylene, memiliki satu ikatan karbon tiga karbon dalam rantai hidrokarbon. Rumus umum untuk grup ini adalah CnH2(n-1), dan beberapa senyawa khas adalah acetylene (C2H2) dan ethylacetylene (C4H6).



(Culp,



1979) Alkohol merupakan komponen utama yang diperlukan dalam reaksi produksi biodiesel, Alkohol diperlukan dalam jumlah berlebih, baik dalam reaksi esterifikasi maupun reaksi transesterifikasi. Jenis alkohol yang digunakan sebagai reaktan menentukan besarnya konversi biodiesel yang diperoleh. Berikut ini berbagai jenis alkohol yang sering dipergunakan dalam proses produksi



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 biodiesel. Sebelum teknologi berkembang, metanol (CH3OH atau MeOH) dihasilkan dari kayu sebagai produk samping dari pembuatan arang. Itulah sebabnya metanol juga dikenal sebagai "wood alcohol". Pada zaman sekarang metanol dihasilkan dari syngas, gas alam, refinery-off gas, batu bara, atau minyak. Reaksi yang terjadi ialah 2 H 2+CO →CH 3 OH



..........................................................................................................



(2.1) Komposisi syngas dari batu bara atau dari gas alam dapat sama jika H 2/CO memiliki rasio yang sama. Metanol juga dapat dihasilkan dari biomassa dengan reaksi oksidasi parsial. Metanol mempunyai tingkat toksisitas yang tinggi. Metanol memiliki densitas sebesar 0,792 g/ml. Titik leleh metanol ialah -104 ℃ dan titik didihnya yaitu 64,7 ℃. Metanol sedikit larut dalam air, eter, dan etanol dengan kelarutan kurang dari 10%. Metanol murni sangat mudah terbakar dan pada suhu 30℃, tekanan 1 atm metanol berada dalam fase cair. Dalam pembuatan biodiesel, diperlukan alkohol sebagai salah satu reaktannya. Alkohol diperlukan dalam jumlah yang berlebih untuk menggeser keseimbangan reaksi ke arah produk. Oleh karena itu, keberadaan alkohol sangat penting dalam reaksi transesterifikasi maupun esterifikasi. Metanol merupakan jenis alkohol yang paling diminati dalam proses produksi biodiesel. Hal ini disebabkan metanol memiliki reaktivitas yang paling tinggi di antara alkohol jenis lainnya. Sifat reaktif metanol terkait dengan rantai atom C yang dimilikinya. Rantai atom C alkohol yang semakin pendek akan memperkecil hambatan sterik saat penyerangan gugus karbonil trigliserida berlangsung. Kelebihan metanol sebagai bahan baku biodiesel antara lain harga metanol relatif lebih murah, metanol lebih mudah direcovery, dan kelarutan dalam minyak yang cukup baik dibandingkan jenis alkohol lainnya. Kelemahannya metanol sangat beracun dan metanol kering sangat korosif terhadap campuran aluminium. Biodiesel juga dapat diproduksi dari reaksi transesterifikasi etanol. Penggunaan supercritical ethanol dalam produksi biodiesel mengakibatkan konversi yang lebih tinggi daripada metanol. Hal ini dikarenakan parameter kelarutan etanol lebih dekat dengan parameter kelarutan minyak. Reaksi ini berjalan pada suhu dan tekanan yang tinggi, yaitu pada 573 K dan 20 Mpa. Penelitian membuktikan bahwa pembuatan bidiesel dari etanol dan minyak goreng bekas dengan waktu yang sama jenis dan jumlah katalis perbandingan 3,6:1 menggunakan katalis 0,1% H2SO4 pada suhu 73℃ selama 40 jam memberikan yield sebesar 66,9%. Jika menggunakan metanol, suhu reaksinya 65℃ dan mengahasilkan yield sebesar 79,3%. Yield ini lebih kecil daripada jika kita menggunakan metanol sebagai alkohol rentang waktu yang sama jenis dan jumlah katalis



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 yang sama. Jika menggunakan metanol, suhu reaksinya 65℃ dan mengahasilkan yield sebesar 79,3%. Kelebihan penggunaan etanol sebagai bahan bakar diproduksi dari hasil pertanian. Biodiesel yang diperoleh dari etanol secara kimia merupakan asam lemak atil ester yang memiliki lubrisitas lebih baik daripada asam lemak metil ester yang sudah diketahui sebelumnya. Maka yang dapat disimpulkan dengan hal ini bahwa waktu dan suhu mempengaruhi. Kelemahannya emisi CO yang dihasilkan asam lemak etil ester lebih besar daripada asam metil ester dan harga etanol lebih mahal daripada metanol. (Budiman, 2017) Salah satu reaksi alkohol yang sangat berharga adalah reaksi oksidasi membentuk senyawa karbonil



sedangkan reduksi karbonil



akan



menghasilkan



alkohol.



Oksidasi



alkohol



mengakibatkan hilangnya satu atau lebih atom hidrogen (hydrogen-o) yang terikat pada atom yag mempunyai gugus -OH. Alkohol primer mempunyai dua hydrogen-α yang salah satu atau keduanya dapat dilepaskan,sehingga alkohol primer berubah menjadi aldehida atau asam. Oksidasi alkohol primer menghasilkan aldehida atau asam karboksilat sangat bergantung pada pemilihan pereaksi dan kondisi reaksinya. Metode yang baik membuat alcohol dalam skala laboratorium adalah menggunakan piridium klorokromat (PCC, C5H6NCrO3Cl,Cl) dalam pelarut diklorometana. Oksidator yang juga banyak dipakai adalah pereaksi Jones (CrO 3 dalam asam sulfat), yang akan mengakibatkan alkohol primer menjadi asam karboksilat. Alkohol sekunder akan dioksidas dengan keton. Oksidasi dalam skala besar dan murah sering menggunakan natrium dikromat dalam larutan asam asetat. Eter merupakan senyawa yang mempunyai dua gugus alkil, aril atau visil yang terikat dengan atom oksigen yang sama, dan dapat berupa reaksi terbuka maupun rantai tertutup. Pemberian nama eter adalah dengan menyebut kedua gugus yang berikatan dengan oksigen dan ditambah dengan kata eter. Jika senyawanya lebih kompleks, maka pemberian nama menggunakan turunan dari alkohol. Apabila kedua gugus alkil identic, maka disebut eter simetris (dietil eter,disopropil eter), sedangkan jika kedua gugus alkilnya berbeda, maka dinamakan eter asimetris (i-butil metil eter). Ikatan R-O-R tidakmembentuk sudut 180̊ sehingga momen dipolnya tidak saling meniadakan. Oleh karena itu, eter masih mempunyai momen dipol. Kecilnya momen dipol eter tidak banyak mempengaruhi titik didihnya, dimana titik didih eter kurang lebih sama dengan senyawa alkane yang mempunyai berat molekul relatif sama. Namun demikian, eter masih dapat larut dalam air (dietil eter dan n-butil alcohol mempunyai kelarutan dalam air kira kira 8 gr per 100 gr air. Ini disebabkan karena adanya ikatan hidrogen antara eter dan air. Alkoksida bereaksi secara SN2 dengan substrat yang mempunyai gugus pergi (leaving group) yang baik. Substrat tersebut dapat berupa alkil halide, alkil sulfonate, dan dialkil sulfat.



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Karena alkoksida dan alkil halide keduanya dapat dibuat dari alcohol,maka sintesis Wiliamson untuk menghasilkan eter memakai dua jenis alkohol. Untuk membuat eter asimetri ,kita mempunyai pilihan dan kombinasi dua pereaksi dimana reaksi yang satu lebih baik dari yang lainnya. Contohnya untuk pemberian t-butil etil eter. Alkoksida selain bersifat nukleofiik juga merupakan basa kuat, dan cenderung terjadi reaksi eliminasi menghasilkan alkena. Eter merupakan senyawa yang relatif karena stabil dengan basa, oksidator, dan pereduksi. Padahal kita mengkehendaki reaksi substitusi. Oleh karena itu, sangat riskan jika menggunakan alkil halide tersier. Eter merupakan senyawa yang relatif karena stabil dengan basa, oksidator, dan pereduksi.



(Riswiyanto,2010)



BAB III METODOLOGI PERCOBAAN



3.1 Peralatan dan Fungsi 1. Methanol fuel cell Fungsi : sebagai alat untuk mengubah energi kimia ke energi listrik 2. Corong Fungsi : sebagai alat untuk memasukkan cairan ke methanol fuel cell 3. Load measurement box Fungsi : sebagai alat yang digunakan untuk mengukur arus dan tegangaan 4. Stoppers Tangki Fungsi : sebagai penutup aliran masuk/hole pada methanol fuel cell 5. 4 buah kabel berkait Fungsi : untuk menghubungkan load measurement box dengan methanol fuel cell 6. Sarung tangan Fungsi : sebagai alat penutup tangan agar tidak terkena cairan methanol 7. Masker Fungsi : sebagai alat penutup hidung agar tidak terkena methanol 8. Stopwatch Fungsi : untuk melihat waktu saat percobaan 9. Botol berisi larutan methanol 0.25 M Fungsi : sebagai wadah methanol 10. Methanol fuel cell Fungsi : sebagai alat untuk mengubah energi kimia menjadi energi listrik 11. Larutan methanol 0.25 M



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Fungsi : sebagai bahan yang akan diuj. 12. Tissue Fungsi : sebagai alat pembersih cairan methanol



3.2 Prosedur Percobaan Load Measurement Box



A



-



+



-



Methanol



-



+



Air (H2O)



+



R



V



Methanol Fuel Cell



1. Diatur peralataan seperti gambar diatas. Diatur saklar rotary pada perlengkapan pengukuran beban pada kondisi “OPEN”. 2. Dipasang nozzle ke dalam botol berisi larutan methanol 0.25 M dan isi tangki sel bahan bakar sampai meluap. Pastikan tidak ada gelembung-gelembung udara tertinggal di dalam tangki dengan cara mengisi tangki penuh sempurna. Kemudian tutup aaliran stoppers. 3. Dikalibrasi terdahulu dengan menunggu 5-10 menit dengan saklar rotary pada posisi “OPEN” sampai tegangan 0,5 V. Kemudian ditunggu 3 menit lagi dengan saklar rotary pada posisi “OPEN” sebelum kita memulai percobaan. Sel bahan bakar sekarang siap digunakan dengan kondisi optimal. 4. Dimulai pada posisi saklar rotary “OPEN” (tegangan off-load), kemudian diturunkan hambatan perlahan dengan memutar saklar rotary ke kanan dimulai dari 200Ω, 100Ω, 50Ω, 10Ω, 5Ω, 3Ω, 1Ω, Lamp Lampe, dan Motor. 5.



Dicatat tegangan dan arus pada masing-masing posisi saklar dengan selang waktu 60 detik.



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 6. Setelah dicatat data untuk kurva karakteristik, reset saklar rotary pada posisi “OPEN”. Jika kita sudah menyelesaikan percobaan, lepas stopper dari tangki dan dibersihkan tangki dari larutan methanol yang tersisa.



DAFTAR PUSTAKA



Budiman, Arief. 2017. BIODIESEL. Yogyakarta : Gadjah Mada University Press. Halaman : 33-34. Culp, Archie W. 1979. PRINCIPLES OF ENERGY CONVERSION. USA : McGraw-Hill, Inc. Pages : 33-35. Goodger, E M. 1975. HYDROCARBON FUELS. London : The Macmillan Press Ltd. Pages : 220-222. Riswiyanto. 2010. KIMIA ORGANIK. Jakarta : Erlangga Halaman : 219-221



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



Medan, 09 Oktober 2019 Asisten



Praktikan



(Hary Purnomo)



(Shara



Violin) 4.2 Analisa Data 1. Gambarlah kurva karakteristik Arus/Tegangan (I,V) pada sel bahan bakar Jawab : Tabel Hambatan (Ω)



Tegangan (V)



Arus (A)



200



0,25



0,00



100



0,20



0,01



50



0,15



0,02



10



0,08



0,04



5



0,04



0,05



3



0,02



0,06



1



0,09



0,04



Lamp Lampe



0,07



0,04



Motor



0,22



0,01



Kurva :



Santy



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Characteristic curve the Methanol Fuel Cell 0.3



Tegangan (V)



0.25 0.25 0.2



0.22



0.2



0.15



0.15



0.1 0.05 00 1



0.09



0.08 0.01 2



0.02 3



0.04



0.05 0.04



0.06



4



5



6



0.02



0.04



0.07 0.04



7



8



0.01 9



Arus (A)



2. Interpretasikan kurva karakteristik! Jawab : Kestabilan hasil data untuk kurva karakteristik pada percobaan dipengaruhi oleh 3 hal, yaitu seberapa lama unit sel sudah beroperasi sebelum percobaan dilakukan, seberapa kering kondisi membran/tanki fuel cell sebelum dilakukan percobaan, dan waktu tunggu setelah unit terisi penuh dengan methanol. Pada kurva ditunjukkan bahwa semakin kecil tegangan maka arus semakin besar, hal ini dikarenakan pada methanol, sel akan terus mengirim arus listrik selama pasokan bahan bakar masih ada dan masih cukup. Pada arus yang sangat kecil atau nol, tegangan sel bahan bakar bernilai 0,5-0,6 V(tegangan offload). 3. Masukkan tegangan dan arus motor pada kurva karakteristik I.V Jawab : Tabel Tegangan (V) 0,22 Kurva :



Arus (I) 0,01



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Characteristic curve the Methanol Fuel Cell (with Vmotor & Imotor) 0.3



Tegangan (V)



0.25 0.25 0.2



0.22



0.2



0.15



0.15



0.1



0.09



0.08



0.05 0.02



0.01 2



00 1



3



0.04



0.05 0.04



0.06



4



5



6



0.02



0.04



0.07 0.04



7



8



0.01 9



Arus (A)



4. Gambar diagram daya/arus (PI) dan hitung konsumsi daya motor dan masukkan nilai tersebut kedalam diagram PI ! Jawab : Tabel Tegangan (V) 0,25 0,20 0,15 0,08 0,04 0,02 0,09 0,07 0,22



Arus (I) 0,00 0,01 0,02 0,04 0,05 0,06 0,04 0,04 0,01



Daya (V.I) 0 0,002 0,003 0,0032 0,002 0,0012 0,0036 0,0028 0,0022



Kurva :



Power Curve the Methanol Fuel Cell 0.07



Daya (Watt)



0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0



1



2



3



4



5



6



7



8



9



Current (A)



Dari diagram PI, titik operasi maksimum motor tidak optimum. Hal ini dikarenakan sel bahan bakar methanol memberikan daya kurang dari kemampuannya dari daya yang sebenarnya.



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



BAB V KESIMPULAN DAN SARAN



5.1 Kesimpulan 1. Dari percobaan didapatkan kurva karakteristiknya,yaitu :



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Characteristic curve the Methanol Fuel Cell 0.3 Tegangan (V)



0.25 0.25 0.2



0.22



0.2



0.15



0.15



0.1 0.05 00 1



0.01 2



0.02 3



0.08 0.04



0.05 0.04



4



5



0.06 0.02 6



0.09 0.04



0.07 0.04



7



8



0.01 9



Arus (A)



2. Prinsip kerja metanol fuel cell: a. Metanol (dicairkan dengan air) secara katalitik dioksidasi menjadi CO2 di anoda. b. Elektron dilepas ke konduktor listrik eksternal. Elektron – elektron tersebut menggerakkan beban listrik (misalnya : motor listrik aau bulb) dan mengalir ke katoda. c. Reaksi yang terjadi juga melepas proton (ion hydrogen) yang akan melewati membran konduksi ion yang memisahkan area anoda dan katoda. d. Pada katoda, proton bereaksi dengan oksigen dari udara, menyerap elektron dan membentuk air.



3. Diagram Power curve:



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 Power Curve the Methanol Fuel Cell 0.07



Daya (Watt)



0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0



1



2



3



4



5



6



7



8



9



Current (A)



Load Measureme nt Box



3.3 Gambar Percobaan



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155 3.3.1 Foto Percobaan



Load Measurement Box



Tissue



Corong



Stopwatch



Kabel Penghubung



Methanol



Stoppers Tangki



Sarung Tangan Methanol Fuel Cell



Masker



LABORATORIUM ZAT PADAT/SOLAR ENERGI I Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara Jln. Bioteknologi No.1 Kampus USU, Medan 20155



3.3.2 Visio



Tisu



Stopwatch



Botol larutan metanol (0.25M) (dengan corong)



Methanol Fuel Cell (dengan stopper)



Load Measurement Box