PENGARUH GAS HIDROGEN TERHADAP EFISIENSI BAHAN BAKAR PADA MESIN MOTOR 135 CC

Setiyono*), Wina Libyawati*), Randi Leo Putra**)

*) Dosen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila **) Alumni Tekik Mesin-FTUP

ABSTRAK Sejak terjadi krisis energi pada tahun 1973, masalah energi menjadi topik utama dunia. Negara-negara maju mulai berlomba mencari terobosan baru dalam menghasilkan energi alternatif yang jauh lebih murah di bandingkan minyak dan gas. Selain itu, cepat atau lambat bahan bakar fosil akan habis Salah satu contoh energi alternatif adalah gas hidrogen yang kandungan zat nya sangat banyak di alam. Gas hidrogen didapat dengan cara melakukan proses elektrolisis pada air. Air di elektrolisis menjadi oksigen dan hidrogen. Gas hidrogen yang memiliki kadar diatas 4% dan dibawah 75% akan meledak lebih dahsyat dari ledakan tabung LPG 3 kg tanpa adanya api jika bercampur dengan oksigen. Gas hidrogen sebagai energi alternatif digunakan untuk bahan bakar mesin motor 135 cc dengan cara mencampur gas hidrogen dengan bahan bakar yang biasa digunakan oleh mesin motor 135 cc. Tujuan penggunaan gas hidrogen adalah untuk menghemat penggunaan bahan bakar tersebut. Dari penelitian tentang penggunaan gas hidrogen untuk dicampur dengan bahan bakar mesin motor 135 cc didapatkan bahwa ruang bakar dapat meledakkan bunga api dengan daya yang sama dengan sebelum dicampur gas hidrogen dengan penggunaan bahan bakar yang lebih sedikit. Tercatat bahwa penggunaan campuran gas hidrogen dan bahan bakar bensin pada ruang bakar mesin dapat menghemat bahan bakar hingga 50- 60 %. Kata kunci : gas hidrogen, bahan bakar, hemat I. PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Di era globalisasi ini, teknologi berkembang dengan sangat pesat khususnya di bidang pertambangan (gas dan minyak) dan kimia, hal yang paling utama adalah efisiensi termal dari mesin tersebut dan bahan bakar yang digunakan. Saat ini, semakin menipisnya bahan bakar dunia telah mulai memicu pergolakan di masyarakat. Keputusan pemerintah menaikkan harga bahan bakar minyak (BBM) sudah pasti menambah beban masyarakat dalam kondisi ekonomi yang sudah sulit. Sementara itu belum ada titik terang pengembangan energi alternatif pengganti BBM. Solusi terbaik dalam menghadapi persoalan tersebut adalah mencoba mencari langkah yang baik terhadap krisis energi yang diperkirakan akan muncul kemudian bila kita masih tergantung pada penggunaan bahan bakar fosil atau bahan bakar minyak (BBM). Beberapa peneliti telah meneliti dan mengembangkan bahan limbah kotoran hewan dan manusia yang diproses secara anaerob sehingga menghasilkan gas metan yang disebut energi biogas. Tetapi energi alternatif ini banyak digunakan sebagai

bahan bakar rumah tangga dan belum sempat dikembangkan di industri kendaraan bermotor. Energi alternatif yang cukup banyak digunakan pada kendaraan bermotor saat ini adalah gas hidrogen. Hidrogen dapat berfungsi sebagai energi untuk semua kegunaan sebagaimana layaknya minyak bumi dan gas alam, selain itu keberadaannya hanya ditemukan di alam dalam bentuk senyawa. Hidrogen yang tersedia dalam air dan senyawa organik berbentuk senyawa hidrokarbon, seperti gas alam, batubara, dan biomassa. Oleh karena itu hidrogen harus diproduksi melalui penggunaan energi sebelum hidrogen itu sendiri tersedia sebagai sumber energi. Penguraian ikatan-ikatan kimia di dalam air akan menghasilkan hidrogen yang dapat dipergunakan sebagai bahan bakar. Hidrogen dapat dihasilkan melalui beberapa proses, di antaranya proses elektrolisa, fotoelektrokimia, sel fotokimia, steam reforming, dan proses fotobiologi. Pada pengujian yang akan dilakukan, digunakan gas hidrogen sebagai bahan bakar yang dicampur dengan bahan bakar

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

108

bensin karena dapat mengakibatkan pengiritan bahan bakar pada mesin motor 135 cc hingga 40%. Cara menghasilkan hidrogen yaitu dengan melakukan proses elektrolisis pada air untuk memisahkan 02 dan H2. Hidrogen yang diperoleh dicampur dengan bahan bakar yang biasa digunakan sehingga mendapatkan nilai oktan baru yang lebih tinggi.

1.2. Rumusan masalah Pada makalah ini penulis membatasi cakupan masalah pada hal-hal berikut: 1. Apakah air dapat digunakan untuk

menghasilkan gas hidrogen? 2. Apakah penggunaan campuran gas

hidrogen dan bahan bakar bensin dapat mempengaruhi efisiensi pemakaian bahan bakar pada mesin motor 135 cc?

1.3. Ruang lingkup Adapun ruang lingkup penelitian ini akan dibatasi pada pemisahan hidrogen dan oksigen serta penggunaan hidrogen di dalam ruang bakar mesin motor 135 cc dan pengujian seberapa irit nya bahan bakar yang digunakan. II. LANDASAN TEORI 2.1. Definisi energi Energi yang sering disebut juga dengan tenaga, merupakan sesuatu yang dibutuhkan oleh benda agar benda tersebut dapat melakukan usaha atau kerja. Energi juga dapat berubah bentuk, dari bentuk energi yang satu ke bentuk energi yang lain.[2] Peristiwa perubahan bentuk energi ini sering disebut juga konversi energi.

2.2. Definisi bahan bakar Bahan bakar adalah suatu material yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi dan menghasilkan kerja mekanik dengan cara yang dapat terkontrol.[5] Dengan kata lain, bahan bakar adalah zat yang menghasilkan energi terutama panas yang digunakan. Kebanyakan bahan bakar menghasilkan energi ketika dibakar di udara. Proses yang digunakan untuk mengkonversi bahan bakar menjadi energi termasuk reaksi kimia, seperti pembakaran, dan reaksi nuklir (fisi nuklir atau fusi nuklir). Bahan bakar juga digunakan dalam sel organisme dalam proses yang dikenal sebagai metabolisme. Hidrokarbon adalah sumber bahan bakar

yang paling umum digunakan saat ini, namun banyak substansi lain dapat digunakan juga. Perbandingan campuran bensin dan udara harus ditentukan sedemikian rupa agar bisa diperoleh efisiensi dan pembakaran yang sempurna. Secara tepat perbandingan campuran bensin dan udara yang ideal (perbandingan stoichiometric) untuk proses pembakaran yang sempurna pada mesin adalah 1 : 14,7.[4] .

Gambar 1. Pengaruh air – fuel ratio terhadap konsumsi dan tenaga mesin

Setiap bahan bakar memiliki karakteristik dan nilai pembakaran yang berbeda–beda. Karakteristik inilah yang menentukan sifat–sifat dalam proses pembakaran, dimana sifat yang kurang menguntungkan dapat di sempurnakan dengan jalan menambah bahan-bahan kimia ke dalam bahan bakar tersebut, dengan harapan akan mempengaruhi daya anti knocking atau daya letup dari bahan bakar, dan dalam hal ini menunjuk apa yang dinamakan dengan bilangan oktan (octane number). Proses pembakaran bahan bakar dalam motor bensin atau mesin pembakaran dalam sangat di pengaruhi oleh bilangan tersebut, sedangkan di motor Diesel sangat di pengaruhi oleh bilangan setana (cetane number). Adapun tujuan dari pembakaran bahan bakar adalah untuk memperoleh energi yang di sebut dengan energi panas (heat energy). Hasil pembakaran bahan bakar yang berupa energi panas dapat di bentuk menjadi energi lain, misalnya : energi untuk penerangan, energi mekanis dan sebagainya. Dengan demikian setiap hasil pembakaran bahan bakar akan di dapatkan suatu bentuk energi yang lain yang dapat di sesuaikan dengan kebutuhan. Sisa–sisa hasil pembakaran dalam bahan bakar harus di perhatikan. 2.3. Jenis-jenis bahan bakar • Bahan bakar padat

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

109

Ada berbagai jenis bahan bakar padat. Bahan bakar padat. Bahan bakar padat termasuk batu bara dan kayu. Seluruh jenis tersebut dapat terbakar, dan menciptakan api dan panas. Batu bara dibakar di dalam kereta uap untuk memanaskan air sehingga menjadi uap untuk menggerakkan peralatan dan menyediakan energi. Kayu umumnya digunakan untuk pemanasan domestik dan industri. Tenaga uap kini makin disukai disebabkan suplai minyak dan gas yang semakin berkurang. • Bahan bakar nuklir Dalam suatu reaktor yang menggunakan reaksi nuklir, bahan bakar yang radioaktif akan melalui pemecahan nuklir. Hasil dari proses ini adalah sumber energi tanpa proses pembakaran. • Bahan bakar cair Sumber utama dari bahan bakar cair antara lain Minyak Bumi (Petroleum),Batu bara,dan Bio fuel. Berdasarkan the theory of vegetable origin, Minyak Bumi (Petroleum) berasal dari fosil-fosil tumbuhan dan hewan yang terkubur di dasar laut,yang kemudian diurai oleh bacteri anaerobic. Minyak mentah kemudian terbentuk dari uraian fosil-fosil tersebut akibat adanya pengaruh tekanan dan temperature tinggi. Contohnya : bensin, solar, premium, pertamax dan lain-lain. Komposisi dari Petroleum : karbon 80 - 89 %; Hidrogen 12 - 14 %; Nitrogen 0,3 - 1,0 %; Sulphur 0,3 - 3,0 %; Oksigen 2,0 – 3,0 %. Sementara itu batu bara juga menjadi salah satu sumber bahan bakar cair. Bukan sumber utama,melainkan semacam bahan baku. Methanol diproduksi dari pencairan batu bara dengan proses pirolisis,atau mereaksikan batu bara dengan hidrogen bertekanan tinggi. Methanol merupakan hasil dari proses diatas dan menjadi bahan bakar cair. Kemudian bio fuel adalah sumber yang berasal dari tumbuh-tumbuhan. Tumbuh-tumbuhan diekstak menjadi minyak dan menjadi minyak mentah. Minyak mentah ini kemudian diproses persis dengan proses dari petroleum. Selain minyak mentah dari tumbuh-tumbuhan,produk lain adalah ethanol. • Bahan bakar gas Gas air kadang-kadang disebut juga dengan gas biru karena jika gas ini dibakar ia akan memberikan nyala yang berwarna biru. Gas ini dihasilkan dari reaksi antara uap air dengan batubara atau kokas pijar pada suhu di atas 1000 °C. Reaksi yang terjadi adalah:

C + H2O → CO + H2C + 2H2O → CO2 + 2H2

Nilai kalori dari gas ini masih rendah, dan biasanya untuk meningkatkannya ditambahkan minyak yang diatomisasikan ke dalam gas air panas. Hasilnya adalah berupa gas air berkarburasi dan mempunyai nilai kalor yang lebih tinggi. Biasanya gas jenis ini banyak digunakan dalan industri baja.

2.4. Bahan bakar cair • Bensin (gasoline) – standar RON 87 Petrol (biasa disebut gasoline di Amerika Serikat dan Kanada; di Indonesia biasa disebut bensin) adalah cairan campuran yang berasal dari minyak bumi dan sebagian besar tersusun dari hidrokarbon serta digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin pembakaran dalam. Berdasarkan RON tersebut maka BBM bensin dibedakan menjadi 3 jenis yaitu: 1) Premium (RON 88) : Premium adalah

bahan bakar minyak jenis distilat berwarna kekuningan yang jernih. Warna kuning tersebut akibat adanya zat pewarna tambahan (dye). Penggunaan premium pada umumnya adalah untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti : mobil, sepeda motor, motor tempel dan lain-lain. Bahan bakar ini sering juga disebut motor gasoline atau petrol.

2) Pertamax (RON 92) : ditujukan untuk kendaraan yang mempersyaratkan penggunaan bahan bakar beroktan tinggi dan tanpa timbal (unleaded). Pertamax juga direkomendasikan untuk kendaraan yang diproduksi diatas tahun 1990 terutama yang telah menggunakan teknologi setara dengan electronic fuel injection dan catalytic converters.

3) Pertamax Plus (RON 95) : Jenis BBM ini telah memenuhi standar performance International World Wide Fuel Charter (WWFC). Ditujukan untuk kendaraan yang berteknologi mutakhir yang mempersyaratkan penggunaan bahan bakar beroktan tinggi dan ramah lingkungan. Pertamax Plus sangat direkomendasikan untuk kendaraan yang memiliki kompresi ratio > 10,5 dan juga yang menggunakan teknologi Electronic Fuel Injection (EFI), Variable Valve Timing Intelligent (VVTI), (VTI), Turbochargers dan catalytic converters.

• Solar (high speed diesel)

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

110

Diesel, di Indonesia lebih dikenal dengan nama solar, adalah suatu produk akhir yang digunakan sebagai bahan bakar dalam mesin diesel yang diciptakan oleh Rudolf Diesel, dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering. Diesel mirip dengan minyak pemanas, yang digunakan di pemanasan sentral. Diesel digunakan dalam mesin diesel (mobil, kapal, sepeda motor, dll), sejenis mesin pembakaran dalam. Rudolf Diesel awalnya mendesain mesin diesel untuk menggunakan batu bara sebagai bahan bakar, namun ternyata minyak lebih efektif. Perjalanan mobil bermesin diesel diselesaikan pada 6 Januari 1930. Perjalanan tersebut dimulai dari Indianapolis ke New York City - jarak sejauh (1300 km). Hal ini membuktikan kegunaan mesin pembakaran dalam. • Bensol Bensol adalah bahan bakar hasil tambahan dari pada industri gas batubara dan pabrik kokas. Bensol dapat di peroleh dengan cara mencuci gas yang keluar dari dapur dengan ter yang ringan. Bahan bakar minyak ini sangat baik di gunakan pada kendaraan bermotor, karena sangat tahan terhadap knocking atau dentuman, sehingga memenuhi syarat pada motor dengan kompresi tekanan yang tinggi. Kadang–kadang di pakai sebagai campuran bensin untuk mempertinggi sifat anti dentuman (knoking). Bensol membeku pada temperatur 5°C di bawah nol. Dengan menambahkan tuluol dan xylol titik beku dari bahan bakar ini dapat di turunkan. • Minyak tanah (kerosene) Minyak tanah atau kerosene merupakan bagian dari minyak mentah yang memiliki titik didih antara 150 °C dan 300 °C dan tidak berwarna. Digunakan selama bertahun-tahun sebagai alat bantu penerangan, memasak, water heating, dll. Umumnya merupakan pemakaian domestik (rumahan), usaha kecil.

2.5. Bahan bakar minyak mempunyai nilai kalor tinggi Bahan bakar minyak memiliki kalor yang tinggi dibandingkan bahan bakar yang lain dalam jumlah kg yang sama. Misalnya 1 kg solar akan menghasilkan kalori yang lebih tinggi dari pada 1 kg batu bara atau kayu.[4]

2.6. Bilangan Oktan Bilangan oktan adalah angka yang menunjukkan seberapa besar tekanan yang bisa diberikan sebelum bensin terbakar secara spontan. Di dalam mesin, campuran

udara dan bensin (dalam bentuk gas) ditekan oleh piston sampai dengan volume yang sangat kecil dan kemudian dibakar oleh percikan api yang dihasilkan busi. Karena besarnya tekanan ini, campuran udara dan bensin juga bisa terbakar secara spontan sebelum percikan api dari busi keluar.

Tabel 1. Nilai kalor macam-macam bahan bakar (RP. Koesoemadinata :

1980)

Tabel 2. Octane rating

2.7. Hidrogen Hidrogen adalah unsur paling melimpah dengan persentase kira-kira 75% dari total

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

111

massa unsur alam semesta. Kebanyakan bintang dibentuk oleh hidrogen dalam keadaan plasma. Gas hidrogen sangat mudah terbakar dan akan terbakar pada konsentrasi serendah 4% H2 di udara bebas. Entalpi pembakaran hidrogen adalah -286 kJ/mol. Hidrogen terbakar menurut persamaan kimia:

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) + 572 kJ (286 kJ/mol)

Ketika dicampur dengan oksigen dalam berbagai perbandingan, hidrogen meledak seketika disulut dengan api dan akan meledak sendiri pada temperatur 560 °C. 2.8. Cara-cara menghasilkan gas hidrogen • Hidrogen dari air dengan menggunakan

sinar matahari. Para peneliti di University of East Anglia telah melaporkan terobosan dalam generasi hidrogen dari air, dengan sistem baru yang mencapai efisiensi 60 persen untuk sebuah proses di mana hidrogen dihasilkan dari air oleh foton mencolok sebuah elektroda yang dirancang khusus. Teknologi ini didasarkan pada penggunaan nanophotocathode yang dilapisi emas elektroda dengan nanoclusters dari phosphide indium

Gambar 2. Nanophotocathode

• Menggunakan virus untuk menghasilkan hidrogen dari air.

Sebuah tim peneliti di MIT telah mengembangkan suatu proses untuk meniru proses alami fotosintesis pada tanaman dengan teknik virus bakteri M13 yang dapat memecah air menjadi molekul penyusunnya yaitu hidrogen dan oksigen dengan menggunakan energi matahari berlimpah. Tim berharap bahwa proses lebih lanjut dapat digunakan untuk membuat hidrogen efisien dari air, yang kemudian dapat digunakan untuk menghasilkan listrik. • Menggunakan katalis homogen dari

oksidasi air

Gambar 3. Iridium Oxide Molecule

• Menggunakan limbah energi Para ilmuwan di University of Wisconsin-Madison telah mengembangkan cara baru untuk menghasilkan hidrogen dengan memecah ikatan air menggunakan energi limbah dalam bentuk kebisingan dan getaran tersesat. • Menggunakan molecular molybdenum-

oxo catalyst Para peneliti di Departemen Energi's Lawrence Berkeley National Laboratory dan University of California, Berkeley telah mengembangkan katalis baru yang dapat menggantikan penggunaan platina mahal untuk menghasilkan hidrogen dari air.

Gambar 4. Molecular molybdenum-oxo

catalyst

• Menggunakan Sun Catalytix’s electrolyzer

Katalis matahari ini bekerja pada sebuah prototipe yang akan menggunakan energi matahari untuk memecah air menjadi molekul penyusunnya yaitu hidrogen dan oksigen dengan menggunakan elektrolisis.

Gambar 5. Sun Catalytix’s Electrolizer

• Menggunakan titania electrode

Nanoptek Hydrogen Generator membutuhkan energi matahari dan air untuk menghasilkan hidrogen. Perusahaan mengembangkan produk ini mengklaim telah berhasil dengan elektroda titania yang

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

112

mampu membagi air ke konstituennya.

Gambar 6. Titania Electrode

• hidrogen dengan tenaga solar yang menggunakan air laut

Pembangkit listrik lepas pantai dirancang untuk memanfaatkan air laut, sel bahan bakar dan genteng surya untuk menghasilkan hidrogen yang kemudian dipompa ke tangki hidrogen tetap di dasar laut.

Gambar 7. Mesin Tenaga Solar

• Menggunakan proses elektrolisis air Memisahkan Hidrogen dan oksigen menggunakan arus listrik. Molekul air dapat diuraikan menjadi unsur-unsur asalnya dengan mengalirinya arus listrik. Proses ini disebut elektrolisis air. Pada katoda, dua molekul air bereaksi dengan menangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2 dan ion hidroksida (OH-). Sementara itu pada anoda, dua molekul air lain terurai menjadi gas oksigen (O2), melepaskan 4 ion H+ serta mengalirkan elektron ke katoda. Ion H+ dan OH- mengalami netralisasi sehingga terbentuk kembali beberapa molekul air. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut.

Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan. Prinsip ini kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan hidrogen dan hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan hidrogen.

Gambar 8. electrolysis I

Gambar 9. Electrolysis II Air Air adalah substansi kimia dengan rumus kimia H2O: satu molekul air tersusun atas dua atom hidrogen yang terikat secara kovalen pada satu atom oksigen. Air bersifat tidak berwarna, tidak berasa dan tidak berbau pada kondisi standar, yaitu pada tekanan 100 kPa (1 bar) and temperatur 273,15 K (0 °C). Zat kimia ini merupakan suatu pelarut yang penting, yang memiliki kemampuan untuk melarutkan banyak zat kimia lainnya, seperti garam-garam, gula, asam, beberapa jenis gas dan banyak macam molekul organik. 2.9. Tahanan listrik pada material

Tabel 3. Electrical Resistivity table

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

113

2.10. Pembakaran Pembakaran adalah reaksi kimia antara unsur bahan bakar dengan oksigen. Oksigen didapat dari udara luar yang merupakan campuran dari beberapa senyawa kimia antara lain oksigen (O), nitrogen (N), argon (Ar), karbondioksida (CO2) dan beberapa gas lainnya.[4] Dalam proses pembakaran maka tiap macam bahan bakar selalu membutuhkan sejumlah udara tertentu agar bahan bakar dapat dibakar secara sempurna. Bahan bakar bensin, untuk dapat terbakar sempurna membutuhkan udara kurang lebih 15 kali berat bahan bakarnya. Rumus kimia bahan bakar adalah Cn Hm. Adapun reaksi kimia pembakaran bahan bakar hidrokarbon secara umum dapat dinyatakan dalam pernyataan sebagai berikut:

C8H18+12,5(O2+3,76N2) → 8CO2+9H2O+47N2

2.11. Kompresi Kompresi adalah langkah untuk menaikan tekanan campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder yang kemudian pada akhir langkah kompresi ini terjadi penyalaan atau pembakaran oleh busi.

Gambar 10. Diagram P-V dari siklus volume konstan (Motor Bakar Torak)

2.12. Detonasi dan efisiensi motor bensin Kualitas anti detonasi suatu bahan bakar bensin adalah hal yang utama. Jika kualitas anti detonasi bahan bakar terlalu rendah akan timbul detonasi atau nglitik. Sedangkan jika kualitas anti detonasi terlalu tinggi, akan menghilangkan terjadinya detonasi dan suara mesin akan menjadi halus. Selain daripada itu tidak memberikan efek lainnya yang merugikan mesin. Kasus ideal untuk siklus Otto dengan udara / campuran bensin adalah rasio kompresi 8 dan rasio panas spesifik 1,4.[5]

Semakin tinggi bilangan kompresi mesin semakin besar efisiensinya. 2.13. Konsumsi bahan bakar

Fuel comsumption (FC) merupakan parameter yang biasa digunakan pada sistem motor pembakaran dalam untuk menggambarkan pemakaian bahan bakar. Fuel comsumption didefinisikan sebagai jumlah yang dihasilkan konsumsi bahan bakar per satuan waktu (cc/menit). Nilai FC yang rendah mengindikasikan pemakaian bahan bakar yang irit. Oleh sebab itu nilai FC yang rendah sangat diinginkan untuk mencapai efisiensi bahan bakar. Fuel comsumption (FC) dapat dihitung menggunakan rumus sebagai berikut:

Dimana: FC : Konsumsi bahan bakar (cc/menit) V : volume ruang bakar (cc) t : waktu (menit)

2.13. Flowmeter Dalam memilih flowmeter harus disesuaikan dengan kondisi fluid flowmeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur linier, nonlinier, massa atau laju aliran volumetrik cairan atau gas. Ada 2 jenis flowmeter yaitu:

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

114

1. fluid flowmeter : digunakan untuk mengukur laju aliran cairan atau fluida

2. gas flowmeter : digunakan untuk mengukur laju aliran gas

Gambar 11. Flowmeter Gas 2.14. Udara Udara sangat dibutuhkan dalam proses pembakaran karena dalam udara terdapat zat pembakar. Di dalam udara luar tidak hanya terdiri dari zat pembakar (zat asam) saja, tetapi juga terdapat bermacam gas lain. Prosentase menurut volume gas-gas yang terkandung pada udara adalah: (1) Zat pembakar (zat asam) ± 21%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 79%, dan (3) Gas + kotoran ± 1%. Adapun unsur-unsur kandungan yang ada pada udara dalam prosentase menurut beratnya atau gas-gas yang terkandung dalam udara adalah: (1) Zat pembakar (zat asam) ± 23,2%, (2) Zat lemas (nitrogen) ± 76,8%, dan (3) Gas + kotoran ± 1% Untuk prosentase menurut beratnya, secara teoritis udara yang dipakai dalam pembakaran biasa terdiri atas 23% zat asam dan 77% zat lemas.[3] Udara yang dimasukkan untuk proses pembakaran harus sesuai dengan kebutuhan, agar di dapat campuran yang baik antara bahan bakar minyak dan udara, serta membantu proses perambatan pembakaran yang menghasilkan energi panas. Jika perbandingan antara bahan bakar minyak dan udara tidak benar, maka akan menimbulkan gangguan pada proses pembakaran yang tidak sempurna. Akibatnya mempengaruhi daya yang dihasilkan, oleh karena itu mengetahui kebutuhan udara dalam proses pembakaran merupakan hal yang sangat penting. 2.15. Stainless Steel Baja tahan karat atau stainless steel sendiri adalah paduan besi dengan minimal

12% kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi secara spontan. Tentunya harus dibedakan mekanisme protective layer ini dibandingkan baja yang dilindungi dengan coating (misal seng dan cadmium) ataupun cat. Klasifikasi stainless steel Meskipun seluruh kategori Stainless Steel didasarkan pada kandungan krom (Cr), namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifat Stainless Steel sesuai aplikasi-nya. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti baja lain yang didasarkan pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur metalurginya. Lima golongan utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, Duplex dan Precipitation Hardening Stainless Steel. 2.16. Material Compatibility untuk hidrogen Beberapa material dapat mengalami kehilangan struktur penyusun yang berarti dalam menghadapi gas hidrogen (ketika terkena gas hidrogen). Pada tingkat temperatur tertentu, suatu material dapat mengalami kerapuhan menghadapi gas hidrogen. Maka dari itu, tidak sembarang material dipergunakan mendampingi gas hidrogen. 2.17. Larutan elektrolit Pada tahun 1884, Svante Arrhenius, ahli kimia terkenal dari Swedia mengemukakan teori elektrolit yang sampai saat ini teori tersebut tetap bertahan padahal ia hampir saja tidak diberikan gelar doktornya di Universitas Upsala, Swedia, karena mengungkapkan teori ini. Menurut Arrhenius, larutan elektrolit dalam air terdisosiasi ke dalam partikel-partikel bermuatan listrik positif dan negatif yang disebut ion (ion positif dan ion negatif) Jumlah muatan ion positif akan sama dengan jumlah muatan ion negatif, sehingga muatan ion-ion dalam larutan netral. Ion-ion inilah yang bertugas mengahantarkan arus listrik. Larutan yang dapat menghantarkan arus listrik disebut larutan elektrolit.

III. PENELITIAN DAN PERCOBAAN 3.1. Diagram alir penelitian

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

115

3.2. Alat dan bahan Pada percobaan ini, digunakan proses elektrolisis air menggunakan arus litrik DC untuk memecah air (H2O) menjadi gas HHO Lalu gas tersebut dimanfaatkan untuk pembakaran pada ruang bakar. Adapun alat dan bahan yang akan digunakan untuk melakukan penelitian cara menghasilkan hidrogen terdiri dari 2 bagian utama yaitu : 1. Generator Hidrogen

Adapun komponen- komponen dari generator hidrogen adalah:

a. Plat mika (acrylic) Jumlah : 2 buah

Ukuran : 155 x 125 mm

Tebal : 10 mm b. Plat Stainless steel

Jumlah : 7 plat Ukuran :150 x 75 mm Tebal : 1 mm Type : 316 L

c. Sil (gasket) Jumlah : 8 buah Ukuran : 150 x 75 mm Tebal : 5 mm

d. Keni (elbow) Jumlah : 2 buah

Ukuran Do : 6 mm e. Mur dan Baut

Jumlah : 6 buah Ukuran : M12 Panjang : 95 mm

acrylic

Sil (gasket) Stainless steel

Keni (elbow)

Gambar 12. skema generator hidrogen 6 cell

yang akan dibuat

2. Bubbler

Adapun komponen- komponen dari bubbler adalah: a. Bubbler

Jumlah : 1 buah Ukuran : 175 mm x diameter 58 mm Type : PVC

b. Plat mika (acrylic) Jumlah : 2 buah Ukuran : 85 x 80 mm Tebal : 10 mm

c. Sil (gasket ) Jumlah : 2 buah Ukuran : 65 x 65 mm Tebal : 5 mm

d. Mur dan baut Jumlah : 4 buah Ukuran : M10 Panjang : 220 mm

e. Keni (elbow) Jumlah : 3 buah Ukuran Do : 6 mm

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

116

Gambar 13. skema bubbler yang akan dibuat 3. Lain- lain

a. Selang Ukuran Do : 6 mm Panjang : 2 m

b. Air destilasi c. KOH

3.3. Prosedur Pengujian

Pengujian pengaruh gas hidrogen terhadap mesin motor 135 cc akan dilaksanakan dengan cara membandingkan antara pemakaian bahan bakar bensin dengan tanpa campuran hidrogen dan pemakaian bahan bakar dengan campuran hidrogen. Selain itu pengujian yang akan dilaksanakan juga digunakan untuk membandingkan efisiensi mesin antara mesin yang menggunakan bahan bakar hanya bensin dan mesin yang menggunakan campuran bahan bakar bensin dan gas hidrogen.

IV. PENGUJIAN

4.1. Pelaksanaan pengujian

Pengujian yang terdiri dari 2 tahapan yaitu:

1. Pengujian untuk mengetes keluar atau tidaknya gas HHO

2. Pengujian pada kendaraan untuk mengetes penghematan bahan bakar

4.2. Pengujian untuk mengetes keluar atau tidaknya gas HHO

1. Setelah alat dibuat, lalu masukkan air destilasi yang telah dicampur 4% KOH ke dalam tabung bubbler hingga setengah penuh. Sebagian air akan otomatis mengalir ke dalam generator hidrogen melewati selang penghubung antara generator hidrogen dan bubbler.

2. Lalu hubungkan plat stainless steel dengan arus dc dari charger aki (ujung satu dengan arus katoda dan ujung lain dengan arus anoda ) untuk memulai proses yang dinamakan elektrolisis.

3. Diamkan sebentar dan amati bubbler. Saat proses elektrolisis terjadi, air dalam bubbler akan beriak dan sedikit berbusa

4. Untuk pengecekan lebih dalam, siapkan ember berisi air secukupnya

5. Lalu masukkan selang keluaran dari bubbler ke dalam air dalam ember, maka air dalam ember akan beriak.

6. Untuk lebih memastikan secara manual tentang kebenaran hidrogen, hidupkan api dan dekatkan ke dekat permukaan air dalam ember dan akan terjadi ledakan dikarenakan gas hidrogen mudah meledak.

Sil (gasket)

Menuju keluarKeni (elbow)

acrylic

bubbler

Sil (gasket)

acrylicStainless steel

Keni (elbow)

HHO

HHO

HHO

HHO

HHO

airair

HHO

Charger Aki+-

ember

HHO

HHO

HHO

HHO

Gambar 16. skema pengujian pengetesan

hidrogen 4.3. Pengujian pada kendaraan untuk mengetes penghematan bahan bakar 1. Dilakukan pengujian pada kendaraan

motor Yamaha jupiter MX 135 cc 2. Pertama-tama dilakukan pengujian

untuk mengetahui jumlah gas HHO yang keluar dari generator hidrogen dengan menggunakan flowmeter dan ampere meter

3. Ambil data dari pengujian tersebut

Gambar 17. skema pengujian pengeluaran

gas hidrogen dilengkapi flowmeter dan ampere meter

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

117

4. Lalu dilakukan cara pengujian yang selanjutnya yaitu di uji konsumsi bahan bakar sebelum penggunaan generator hidrogen dan uji konsumsi bahan bakar setelah dipasangnya generator hidrogen di motor

5. Ambil data dari pengujian tersebut

Gambar 18. skema pengujian gas hidrogen yang dipasang di motor

4.4. Hasil pengujian pada motor Setelah dilakukan pengujian mengikuti prosedur pengujian, didapat hasil sebagai berikut:

Pengujian untuk mengetahui jumlah gas HHO yang keluar setelah generator hidrogen dipasang pada motor

Dari hasil pengujian didapat data yaitu :

Tabel 4 Hasil Pengujian banyaknya gas HHO yang keluar

Gambar 19. Saat pengujian untuk

mengetahui jumlah gas HHO yang keluar

Gambar 20. Gafik Hasil pengeluaran gas HHO

Dilihat dari Gambar 20, menunjukkan bahwa semakin tinggi arus atau semakin besar tarikan gas pada motor maka semakin banyak pengeluaran gas HHO dari dalam generator hidrogen karena generator hidrogen dihubungkan langsung ke dinamo ampere (spul) pada motor melalui diode bridge. Pengujian pada motor sebelum dipasang generator hidrogen Tabel 5. Hasil pengujian jarak tempuh pada kendaraan motor tanpa campuran gas hidrogen

Dari hasil tabel 5. didapat rata-rata konsumsi bahan bakar bensin sebanyak 170 ml ditempuh dengan jarak 6,33 km dengan kecepatan rata-rata motor saat dikendarai 30-40 km/jam. 1 liter = 1000 ml 1000 ml : 170 ml = 5,882 6,33 km x 5,882 = 37,233 km Jadi Untuk 1 liter bahan bakar bensin, dapat ditempuh hingga 37,2 km untuk pemakaian bahan bakar tanpa campuran gas HHO. Pengujian pada motor sesudah dipasang generator hidrogen Tabel 6. Hasil pengujian jarak tempuh pada kendaraan motor dengan campuran gas hidrogen

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

118

Efisiensi penghematan jarak tempuh oleh pemakaian 1 liter bahan bakar didapat:

V. KESIMPULAN Dari hasil tabel 6. didapat rata-rata

konsumsi bahan bakar bensin sebanyak 170 ml ditempuh dengan jarak 10,08 km dengan kecepatan rata-rata motor saat dikendarai 30-40 km/jam.

1. Dari pembuatan alat generator hidrogen didapat ternyata bahwa air dapat menghasilkan gas hidrogen dengan cara proses elektrolisis menggunakan listrik arus DC yang di hubungkan pada elektroda-elektroda yang berupa stainless steel pada generator hidrogen. Reaksi keseluruhan yang setara dari elektrolisis air dapat dituliskan sebagai berikut. 2H2O(l) 2H2(g) + O2(g)Gas hidrogen dan oksigen yang dihasilkan dari reaksi ini membentuk gelembung pada elektroda dan dapat dikumpulkan.

1 liter = 1000 ml 1000 ml : 170 ml = 5,882 10,08 km x 5,882 = 59,29 km Jadi Untuk 1 liter bahan bakar bensin, dapat ditempuh hingga 59,29 km untuk pemakaian bahan bakar dengan campuran gas HHO

2. Setelah menguji pada motor dengan menggunakan bahan bakar tanpa campuran gas hidrogen dan dengan campuran gas hidrogen dapat dilihat perbedaan. Tanpa campuran gas hidrogen pada bahan bakar hanya dapat menempuh jarak 37,2 km dengan 1 liter bensin. Dengan campuran gas hidrogen pada bahan bakar dengan hanya 1 liter bensin dapat menempuh jarak 59,29 km. Efisiensi yang mengandung arti yaitu tidak boros dalam konsumsi bahan bakar sudah terpenuhi dengan baik. Bahkan tidak boros dalam mengeluarkan biaya pada pembelian bahan bakar untuk kendaraan motor.

Gambar 21. Pemasangan alat generator hidrogen di motor

Gambar 22. Grafik Hasil perbandingan jarak

yang ditempuh motor dengan dan tanpa campuran gas HHO pada bahan bakar

VI. DAFTAR PUSTAKA 1. Ariffin, Ir Eddy, HHO Generator PDF,

Fakultas Teknik Universitas Nasional, Jakarta, 2010

Dari Gambar 22 dapat dilihat perbedaan yang cukup jauh pada jarak tempuh antara pemakaian bahan bakar tanpa campuran gas hidrogen dan pemakaian bahan bakar dengan campuran gas hidrogen.

2. Kadir, Abdul, Energi, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta, 1982

3. Soenarta, nakoela, Motor Serbaguna, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1985

4. Supraptono M.Pd, Bahan Bakar dan Pelumasan PDF, Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang, Semarang, 2004

Dari tabel 5 didapat bahwa tanpa campuran gas hidrogen pada bahan bakar ditempuh jarak sekitar 37,2 km untuk pemakaian 1 liter bensin. Dari tabel 6 didapat bahwa dengan campuran gas hidrogen pada bahan bakar ditempuh jarak sekitar 59,29 km untuk pemakaian 1 liter bensin.

5. Wartawan, Anton L., Bahan Bakar Bensin Otomotif, Penerbit Universitas Trisakti, Jakarta, 1997

Jurnal Mekanikal Teknik Mesin S-1 FTUP Vol 7 No. 2 Agustus 2011

119