1

PEMANFAATAN AIR DAN NaHCO3 DENGAN MENGGUNAKAN METODA

ELEKTROLISIS UNTUK EFISIENSI BAHAN BAKAR BENSIN DAN PENINGKATAN

KUALITAS GAS BUANG KENDARAAN BERMOTOR

THE USE OF WATER AND NaHCO3 WITH ELECTROLYSIS METHOD FOR PETROL

EFICIENCY AND INCREASING EMISION QUALITY IN MOTOR VEHICLES

Diana Fitriah1) dan Wahyono Hadi2)

Jurusan Teknik Lingkungan-FTSP-ITS

1)email : dee_2three@yahoo.com

2)email : wahyonohadi@yahoo.com

Abstrak

Proses elektrolisis mereduksi pencemaran udara dan menghemat konsumsi bahan bakar yang dihasilkan oleh

kendaraan bermotor. Proses elektrolisis pada hydrogen electrolyzer menghasilkan gas hydrogen hydrogen oksigen (HHO)

yang dapat menyempurnakan pembakaran bensin pada sepeda motor 4 langkah.

Tujuan dari penelitian ini yaitu meningkatkan kualitas emisi CO dan HC serta penghematan bahan bakar pada

sepeda motor melalui elektrolisa air menggunakan elektrolit NaHCO3. Variasi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu

bentuk elektroda yang berupa plat dan silinder serta volume elektrolit yaitu 250 ml dan 270 ml.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa hydrogen electrolyzer dengan kombinasi bentuk elektroda plat dan volume

elektrolit 270 ml mampu menurunkan konsumsi bahan bakar sebesar 19.2%. Pada hydrogen electrolyzer dengan bentuk

elektroda silinder dan volume larutan elektrolit 270 ml diperoleh persentase terbesar untuk penurunan emisi CO sebesar

80.18%. Untuk pengujian emisi HC, persentase penurunan terbesar terjadi pada hydrogen electrolyzer dengan variasi bentuk

elektroda plat dan volume elektrolit 270 ml yaitu sebesar 43.72%.

Kata kunci: Elektrolit, Electrolyzer, Emisi, Gas HHO, NaHCO3

2

Abstract

Electrolysis process to reduce air pollution and save fuel consumption generated by motor vehicles. The process of

electrolysis hydrogen electrolyzer to produce hydrogen gas hydrogen oxygen (HHO) which can enhance the combustion of

gasoline on motorbikes 4 steps.

The purpose of this research is to improve the quality of CO and HC emissions and fuel economy on a motorbike through

the electrolysis of water using NaHCO3 electrolyte. Variations used in this study is a form of electrode plate and the

cylinder and the volume of electrolyte 250 ml and 270 ml.

The results showed that hydrogen electrolyzer with a combination of electrode plates and electrolyte volume of 270 ml can

reduce fuel consumption by 19.2%. In hydrogen electrolyzer to form a cylindrical electrode and the volume of 270 ml of

electrolyte solution obtained for the largest percentage decrease in CO emissions of 0.18%.

For HC emissions testing, the largest percentage decline occurred in the hydrogen electrolyzer with a variation of the

electrode plates and electrolyte volume of 270 ml of 43.72%.

Keywords: Electrolytes, Electrolyzer, emissions, HHO Gas, NaHCO3

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Salah satu teknologi baru yang sedang dalam pengembangan adalah Hidrogen Electrolizer.

Hydrogen Electrolyzer ini berupa tabung plastik yang komponen didalamnya berisi dua buah

Hidrogen Electrolyzer diisi dengan aquades yang ditambahkan elektrolit selanjutnya dihubungkan pada

aki motor untuk mengubah air menjadi gas HHO.

Gas HHO inilah yang akan digunakan sebagai sumber energi dalam mesin bakar. Elektrolit yang

dipilih dalam tugas akhir ini adalah soda kue (NaHCO3) karena keberadaannya mudah didapat dan

murah.

3

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disampaikan, dapat disusun beberapa permasalahan

sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh kombinasi bentuk elektroda dan volume larutan elektrolit pada penggunaan

Hidrogen Electrolyzer NaHCO3 terhadap konsumsi bahan bakar yang digunakan pada sepeda motor

4 langkah.

2. Bagaimana kecepatan produksi gas HHO yang dihasilkan dari Hidrogen Electrolyzer dengan

katalis NaHCO3.

3. Apakah sepeda motor menggunakan Hidrogen Electrolyzer NaHCO3 menghasilkan emisi yang

lebih ramah lingkungan.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh kombinasi antara bentuk elektroda dan volume larutan elektrolit terhadap

penggunaan Hidrogen Electrolyzer dengan katalis NaHCO3 terhadap konsumsi bahan bakar pada

sepeda motor Honda Legenda.

2. Mengetahui kecepatan produksi gas HHO yang dihasilkan dari Hidrogen Electrolyzer dengan

katalis NaHCO3.

3. Mengetahui hasil emisi pada sepeda motor Honda Legenda dengan menggunakan Hidrogen

Electrolyzer.

1.4 Teori

Komponen Elektroliser

Komponen yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO adalah tabung

elektroliser, elektroda (katoda dan anoda), larutan elektrolit.

4

a. Tabung Elektroliser

Tabung elektroliser merupakan tempat berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan

gas HHO. Tabung elektroliser yang digunakan terbuat dari plastik tahan panas. Disarankan

menggunakan tabung yang tidak terlalu tebal, karena dikhawatirkan meledak dan akan menghasilkan

suara yang sangat kencang.

b. Elektroda

Elektroda terdiri dari dua kutub, yaitu katoda (-) dan anoda (+) yang dimasukkan ke dalam

larutan elektrolit. Jika elektroda tersebut diberi arus listrik, akan muncul gelembung-gelembung kecil

berwarna putih (gas HHO). Hal ini menunjukkan bahwa air dan H2O telah terpisah. Agar lebih tahan

terhadap korosi, disarankan menggunakan silinder stainless steel grade 316 L.

Elektroda dipasang dengan jarak tertentu. Jika kedua elektroda tersebut saling bersentuhan,

akan menyebabkan hubungan pendek (korsleting) listrik yang akan merusak accu motor.

c. Elektrolit

Elektrolit digunakan untuk menghasilkan gas HHO pada proses elektrolisis. Elektrolit sendiri atas

air murni atau air destilasi dan katalisator. Katalisator akan larut dalam air murni dan menyatu

membentuk larutan elektrolit. Katalis yang digunakan pada proses elektrolisis menggunakan Natrium

Bikarbonat (NaHCO3).

d. Deode Zener 25 Amper

Sebuah dioda biasanya dianggap sebagai alat yang menyalurkan listrik ke satu arah, namun Dioda

Zener dibuat sedemikian rupa sehingga arus dapat mengalir ke arah yang berlawanan jika tegangan

yang diberikan melampaui batas "tegangan rusak" (breakdown voltage) atau "tegangan Zener".

5

e. Kabel

Kabel digunakan utuk menyalurkan arus listrik ke elektroda yaitu katoda (-) dan anoda (+) yang ada

didalam tabung electrolizer

f. Selang plastik

Selang plastic digunakan sebagai lubang udara/selang pernafasan untuk menyamakan tekanan

atmosfir yang ada didalam dengan yang ada diluar tabung, supaya tabung electrolizer tidak kempes

disaat kendaraan hidup, akibat gas hidrogen yang ada ditabung electrolizer terhisap oleh manipol.

g. Keran

Keran ini digunakan untuk mengatur keluarnya gas hidrogen dari dalam tabung electrolizer menuju

manipol.

h. Jepitan kabel

Jepitan kabel ini gunanya untuk menghindari kontak langsung antara kabel yang satu dengan kabel

yang lain yang bisa menimbulkan korsleting. (Djoko Suparto, 2008)

Gambar 2.11 Skema Pemasangan electrolyzer Pada Motor

6

2. METODOLOGI

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan konsumsi bahan bakar, kualitas emisi

yang dihasilkan, produksi gas HHO, dan korosifitas elektroda pada hydrogen electrolyzer dengan

kombinasi elektroda dan volume elektrolit yang berbeda. Kombinasi yang dibandingkan adalah bentuk

elektroda (plat dan silinder) serta volume larutan elektrolit (250 ml dan 270 ml).

Sebelum dilakukan pengujian sebaiknya mempersiapkan mesin yang akan diuji serta alat-alat

ukur lengkap dengan pendukungnya yang telah terkalibrasi. Mesin yang akan diuji harus di tune up

terlebih dahulu sesuai dengan spesifikasi mesin, kemudian mengisi bahan bakar secukupnya dan

mengecek pelumas, mengontrol saluran bahan bakar dari tangki kekarburator untuk meyakinkan bahwa

bensin dapat mengalir dengan lancar dan bebas dari kebocoran.

Analisa data dan pembahasan dilakukan terhadap data yang diperoleh dari hasil analisa yang meliputi

data perbandingan konsumsi bahan bakar, kualitas emisi HC dan CO, produksi gas HHO, dan

korosifitas elektroda.

3.HASIL DAN PEMBAHASAN

Analisa Konsumsi Bahan Bakar

Analisa konsumsi bahan bakar dilakukan untuk mengetahui apakah electrolyzer efektif untuk

menghemat bahan bakar pada sepeda motor. Konsumsi bahan bakar yang digunakan dalam penelitian

yaitu konsumsi mesin berapa lama waktu yang diperlukan untuk menghabiskan bensin sebanyak 10 ml

bensin. Semakin rendah nilai Sfc maka semakin rendah pula konsumsi bahan bakar yang digunakan.

Berikut ini merupakan hasil dari pengukuran konsumsi bahan bakar spesifik.

7

Tabel 4.1 Sfc pada sepeda motor dalam kondisi standart dan kondisi menggunakan Hydrogen

Electrolyzer

Putaran Mesin (RPM)

Konsumsi Bahan Bakar (Kg/hp.jam) Silinder Plat Standar 250 ml 270 ml 250 ml 270 ml

1000 0.060 0.059 0.058 0.056 0.064 2000 0.057 0.054 0.052 0.052 0.072 3000 0.048 0.044 0.042 0.042 0.060 4000 0.063 0.062 0.064 0.062 0.079 5000 0.073 0.064 0.072 0.065 0.090 6000 0.074 0.073 0.075 0.072 0.088 7000 0.081 0.076 0.081 0.075 0.088 8000 0.094 0.092 0.087 0.082 0.100 9000 0.121 0.116 0.113 0.112 0.126

Nilai Rata - Rata 0.074 0.071 0.072 0.069 0.085 Sumber : Hasil Percobaan Juli 2009

Dari data Tabel 4.1 maka dapat dibuat suatu diagram sebagai berikut :

Gambar 4.1 Perbandingan Sfc pada sepeda motor dalam kondisi standart dan saat menggunakan

Hydrogen Electrolyzer

Berdasarkan Tabel 4.1 dan grafik 4.2 diatas maka dapat disimpulkan bahwa sepeda motor yang

telah menggunakan electrolyzer memiliki nilai Sfc yang lebih rendah daripada sepeda motor pada

kondisi standar.

8

Tabel 4.2 Penurunan Konsumsi Bahan bakar dengan menggunakan electrolyzer

Jenis Electrolyzer Penurunan Konsumsi Bahan bakar Silinder, 250 ml 12.6 % Silinder, 270 ml 16.4 %

Plat, 250 ml 16.0 % Plat, 270 ml 19.2 %

Berdasarkan table 4.2 dapat diketahui bahwa kombinasi elektroda dan volume air

mempengaruhi kinerja electrolyzer dalam mengefisienkan penggunaan bahan bakar. Akan tetapi

volume air lebih signifikan dalam mempengaruhi pembentukan gas HHO dibandingkan dengan bentuk

elektroda.

Analisa Emisi Karbon Monoksida dan Hidrokarbon

Uji emisi dilakukan pada setiap pemasangan alat electrolyzer terhadap mesin motor dan

perubahan kecepatan putaran mesin yang nantinya akan menunjukkan perubahan emisi karbon

monoksida dan hidrokarbon yang dihasilkan. Untuk hasil pengujian emisi karbon monoksida (CO)

dapat dilihat pada Tabel 4.3 berikut:

Tabel 4.3 Emisi Karbon Monoksida Dalam % Vol

Putaran (RPM)

Kondisi Sepeda Motor

Standart Silinder Plat

250 ml 270 ml 250 ml 270 ml 1000 2.998 0.275 0.156 3.126 2.166 2000 5.315 0.276 0.292 0.676 2.179 3000 7.481 0.224 0.265 0.63 3.11 4000 8.887 0.844 0.879 3.781 5.39 5000 9.869 2.762 2.689 6.966 6.52 6000 9.758 2.732 2.65 2.711 2.681 7000 9.383 2.628 2.7 2.655 2.645 8000 8.479 2.375 2.44 2.334 2.434 9000 6.421 1.8 1.51 1.821 1.721

Nilai rata-rata 7.62 1.55 1.51 2.74 3.21 Sumber : Hasil Penelitian

9

Dari Tabel 4.3 diatas maka dapat diketahui bahwa emisi CO mengalami penurunan yang cukup

tinggi pada bentuk elektroda silinder dengan volume elektrolit 270 ml dibandingkan dengan emisi CO

pada kondisi sepeda motor standar

Untuk hasil pengukuran emisi Hidrokarbon dapat dilihat pada Tabel 4.4 berikut

Tabel 4.4 Emisi Karbon Monoksida Dalam PPM

Putaran (RPM) Kondisi Sepeda Motor

Standart Silinder Plat 250 ml 270 ml 250 ml 270 ml

1000 1264 1133 1105 997 966 2000 402 379 350 323 305 3000 415 264 255 219 199 4000 374 156 147 136 127 5000 323 139 125 121 119 6000 244 95 99 97 100 7000 164 49 45 48 45 8000 117 30 33 32 31 9000 97 24 29 26 21

Nilai rata-rata 377.8 252.1 243.1 222.1 212.6 Sumber: Hasil Percobaan

Dari Tabel 4.4 diatas maka dapat diketahui bahwa emisi HC mengalami penurunan yang cukup tinggi

pada bentuk elektroda plat dengan volume elektrolit 270 ml yaitu dibandingkan dengan emisi HC pada

kondisi sepeda motor standar. maka dapat diperoleh bahwa penambahan gas HHO dalam mesin dapat

mereduksi emisi hidrokarbon dalam gas buang sepeda motor.Hal ini menunjukan bahwa pada

pembakaran dalam mesin tersebut berlangsung pembakaran secara sempurna sehingga bahan bakar

masuk kedalam mesin dapat terbakar secara keseluruhan sehingga hidrokarbon yang merupakan sisa

bahan bakar yang tidak terbakar dapat berkurang.

Analisa Kecepatan Produksi Gas HHO

Analisa ini bertujuan untuk mengukur kecepatan produksi gas HHO yang dihasilkan

electrolyzer dengan variasi bentuk elektroda dan volume elektrolit.

10

Berikut ini data yang diperoleh dari hasil pengukuran volume gas HHO pada variasi bentuk elektroda

dan volume elektrolit.

Tabel 4.9 Nilai rata-rata kecepatan produksi gas HHO

Rata-rata nilai Kecepatan Produksi Gas HHO (ml/detik)

Elektroda Silinder Elektroda Plat 250 ml 270 ml 250 ml 270 ml

Terendah 0.366 0.368 0.365 0.366 Tertinggi 0.455 0.447 0.451 0.456

Sumber : Hasil Perhitungan

Pada tabel 4.9 dapat disimpulkan bahwa kecepatan produksi gas HHO yang terbesar adalah pada

elektroda plat dengan volume elektrolit 270 ml.

Analisa Korosifitas

Analisa korosifitas ini dilakukan untuk mengukur tingkat korosifitas elektrolit NaHCO3 terhadap

elektroda pada electrolyzer. Dari hasil penimbangan maka dapat diketahui prosentase penurunan massa

tiap elektroda dengan menggunakan perhitungan sebagai berikut

Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut.

Tabel 4.10 Prosentase penurunan massa elektroda

Simbol Berat Elektroda (gram) penurunan massa (%) Awal Akhir A1 193,231 193,102 0.066759 A2 197,475 197,401 0.037473 B1 85,572 85,483 0.104006 B2 86,773 86,685 0.101414

Sumber: Hasil Percobaan

Untuk mengetahui daya tahan elektroda terhadap korosifitas elektrolit pada jangka waktu

tertentu maka dilakukan perhitungan dengan rumus sebagai berikut.

11

Keterangan : 60 jam merupakan waktu efektif yang digunakan dalam penggunaan Hydrogen

Electrolyzer selama penelitian berlangsung.

Dalam perhitungan ini diasumsikan bahwa massa elektroda berkurang menjadi 50% karena luas

permukaan elektroda diharapkan masih dalam kondisi yang optimal pada saat pemakaian. Berikut hasil

perhitungan.

Tabel 4.11 Hasil perhitungan daya tahan elektroda terhadap jangka waktu tertentu

Simbol penurunan massa(%) Daya Tahan elektroda (jam)

A1 0.066759 44938 A2 0.037473 80058 B1 0.104006 28844 B2 0.101414 29582 Sumber: Hasil Perhitungan

Pada tabel diatas dapat terlihat bahwa elektroda yang paling tahan pada korosifitas yang

disebabkan oleh Hydrogen electrolyzer adalah elektroda berbentuk silinder, karena elektroda silinder

lebih luas permukaannya, sedangkan elektroda plat luas permukaannya lebih sempit atau kecil.

Dalam pemakaian Hydrogen Electrolyzer untuk volume larutan elektrolit 250 ml dapat

digunakan selama 1 jam secara terus menerus. Sedangkan untuk volume 270 ml dapat digunakan

sebanyak 2 jam secara terus menerus.

4. KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil analisa dan pembahasan dalam penelitian ini adalah :

1. Kombinasi antar bentuk elektroda dan volume elektrolit pada penggunaan Hydrogen Electrolyzer

dengan katalis NaHCO3 ternyata dapat mempengaruhi konsumsi bahan bakar pada sepeda motor 4

langkah. Kombinasi antara elektroda dan volume elektrolit yang terbaik adalah Hydrogen

12

Electrolyzer dengan bentuk elektroda plat dan volume larutan 270 ml. penurunan konsumsi bahan

bakar yang dihasilkan sebesar 19.2%.

2. Kecepatan produksi gas HHO terbanyak yang dihasilkan dari Hydrogen Electrolyzer dengan katalis

NaHCO3 adalah Hydrogen Electrolyzer dengan kombinasi bentuk elektroda plat dan volume larutan

elektrolit 270 ml sebanyak 0.456 ml.

3. Emisi yang dihasilkan pada sepeda motor lebih rendah dengan menggunakan Hydrogen

Electrolyzer,

Emisi CO

Kondisi standart nilai rata-rata terendah yaitu 7.62 % Vol.

Kondisi menggunakan Hydrogen Electrolyzer :

Saat menggunakan elektroda silinder nilai rata-rata terendah yaitu 1.51 % Vol dengan

volume elektrolit 270 ml.

Saat menggunakan elektroda plat nilai rata-rata terendah yaitu 2.74 % Vol dengan volume

elektrolit 250 ml.

Emisi HC

Kondisi standart nilai rata-rata terendah yaitu 377.8 ppm Vol

Kondisi menggunakan Hydrogen Electrolyzer :

Saat menggunakan elektroda silinder nilai rata-rata terendah yaitu 243.1 ppm Vol dengan

volume elektrolit 270 ml.

Saat menggunakan elektroda plat nilai rata-rata terendah yaitu 212.6 ppm Vol dengan

volume elektrolit 270 ml.

13

5. DAFTAR PUSTAKA

Achmad, Hiskia. 2001. Elektrokimia dan Kinetika Kimia. PT. Citra Aditya Bakti. Bandung.

Anonim. 2005. Motor Pembakaran Dalam. Program pendidikan ahli teknik mesin program satu

tahun (PATM I)-OTOMOTIF. Program Studi D III teknik mesin FTI-ITS. SURABAYA.

Anggraeni, Citra Puspitasari. 2005. Pengaruh Konsentrasi dan Jarak Antar Elektroda Pada Proses

Elektrolisis untuk Menurunkan Kadar Logam Berat Cu. Jurusan Teknik Lingkungan FTSP-

ITS. Surabaya.

Sari, Dewi MP. 2006. Analisis Emisi Karbon Monoksida (CO) dan Hidrokarbon (HC) Pada

Kendaraan Mesin Diesel dengan Bahan Bakar Biodiesel Minyak Sawit. Jurusan Teknik

Lingkungan FTSP-ITS. Surabaya.

Hidayatullah, Poempida dan F. Mustari. 2008. Rahasia Bahan Bakar Air. Ufuk Press. Jakarta.

http://chem-is-try.org 24/02/2009. 10:26. Stainlees Steel.

http://id.wikipedia.org/wiki/Air. 02/02/2009. 10:56. Air.

http://id.wikipedia.org/wiki/Elektrolit. 02/02/2009. 14.16. Elektrolit.

http://perpumda.jakarta.go.id/simkota/PENCEMARAN%20UDARA.htm.27/01/2009.16.45.

Pencemaran Udara.

http://science.howstuffworks.com/gasoline.htm/. 05/02/2009. 22.20. Sifat Bensin.

http://tugas-kimia-natrium.html. 05/02/2009. 22.20. Natrium.

Sudirman, Urip. 2008. Hemat BBM dengan Air. PT. Kawan Pustaka. Jakarta.

Suherman, Wahid. 1987. Pengetahuan Bahan. Jurusan Teknik Mesin. FTI-ITS. Surabaya.

Sukatma. dkk. 1998. Lingkungan Hidup untuk Sekolah Menegah Kejuruan. PPPGT/VEDC.

Malang.

Suparto, Djoko. 2008. Bahan Bakar Air. Kata Buku. Yogyakarta.