Proposal Penelitian Doktor Baru

1

Proposal Penelitian Doktor Baru

PEMBUATAN GENERATOR PLAT NANO STRUKTUR SEL ELEKTROLISIS OXYHIDROGEN (HHO) TIPE DRY CELL UNTUK SISTEM MESIN LAS TERINTEGRASI BERBAHAN BAKAR AIR Oleh: Dr. rer. nat. Nasori, S.Si., M.Si. Drs. Bachtera Indarto, M.Si.

DEPARTEMEN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN ANALITIKA DATA INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2020

2

HALAMAN PENGESAHAN

PROPOSAL PROGRAM DOKTOR BARU

DANA LOKAL ITS TAHUN 2020

1. Judul Penelitian : Pembuatan Generator Plat Nano Struktur Sel Elektrolisis

Oxyhidrogen (Hho) Tipe Dry Cell Untuk Sistem Mesin Las Terintegrasi Berbahan Bakar

Air

2. Ketua TIM

a. Nama : Dr.rer.nat. Nasori, M.Si.

b. NIP : 1981201831065

c. Pangkat/Golongan : Penanta / IIIc

d. Jabatan Fungsional : -

e. Jurusan : Fisika

f. Fakultas : Sains dan Analitika Data

g. Laboratorium : Fisika Medis dan Biofisika

h. Alamat Kantor :Departemen Fisika, Fakultas Sains dan Analitika Data ITS,

Sukolilo Surabaya 60111

i. Telp/HP/Fax : 031-5943351/082132168699/0315943351

3. Jumlah Anggota : 1 orang

4. Jumlah Mahasiswa yang terlibat : 3 orang

5. Sumber dana dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana lokal ITS 2019 : Rp. 60.000.000,-

b. Sumber lain : Rp. ----------------

Jumlah : Rp. 60.000.000,-

Mengetahui Surabaya, 3 Maret 2020

Kepala Laboratorium, Ketua tim peneliti

Fisika Medis dan Biofisika

Endarko, S.Si., M.Si.,P.hD. Dr.rer.nat. Nasori,S.Si., M.Si.

NIP 197411171999031001 NIP1981201831065

Mengesahkan, Menyetujui,

Kepala LPPM ITS Kepala Pusat Studi

Material, Sains dan Nanoteknologi

Agus Muhamad Hatta,ST,M.Si., PhD Dr.Drs.Mochammad Zainuri, M.Si

NIP 1978090220031210002 NIP 196401030199002001

3

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi fosil semakin terbatas pada saatnya nanti akan mengalami puncak ekplorasi

dan kebutuhan, sedangkan kebutuhan semakin meningkat. Oleh karenanya, perlu adanya

upaya untuk mencari sumber daya energi alternatif yang lebih murah dan ramah lingkungan.

Salah satu energi alternatif tersebut adalah penggunaan bahan bakar hidrogen. Teknologi ini

menggunakan cara elektrolisis air dengan memanfaatkan arus listrik yang hasilnya berupa gas

hidrogen dan oksigen (Ali Akbar, 2014).

Salah satu hal yang menjadi perhatian pada sistem ini adalah mewujudkan sumber

bakar alternatif dengan menggunakan air. Teknologi Brown gas atau biasa disebut sebagai

hydrogen hydrogen Oxide (HHO) ini sudah banyak diterapkan pada bahan bakar

kendaraan dan mesin diesel karena dapat meningkatkan performa mesin dan mengurangi

emisi gas buang (Yanur, 2013). Disamping itu, gas HHO juga bisa diaplikasikan pada las

oxyhydrogen untuk memotong dan menyambung logam dengan bahan bakar air yang

ditambahkan katalis untuk mempercepat reaksi elektrolisis sehingga gas hidrogen oksigen

yang dihasilkan optimal.

Kemampuan generator gas HHO yang dapat mengubah air menjadi gas hidrogen ini

merupakan energi alternatif yang sangat berguna khususnya bagi bagian timur Indonesia

mempunyai sumber daya air yang sangat besar sehingga tidak bergantung pada bahan bakar

fosil atau minyak bumi. Sehingga penelitian ini bertujuan untuk memproduksi gas hidrogen

oxygen dengan menggunakan generator HHO melalui proses elektrolisis.

1.2 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah:

1. Membuat satu alat generator gas HHO tipe dry cell.

2. Mengetahui pengaruh konfigurasi pole plat elektroda pada generator gas HHO

tipe dry cell.

3. Mendapatkan nilai tekanan output dan laju produksi gas hidrogen yang

dihasilkan generator gas HHO tipe dry cell yang dapat digunakan sebagai

pembakar pengelasan.

4

1.3 Batasan Masalah

Pada penelitian ini, dibatasi beberapa batasannya adalah sebagai berikut:

1. Material elektroda yang digunakan adalah stainless steel 304.

2. Konfigurasi pole plat elektroda yang digunakan yaitu (-)(+), (+)(-)(+), (-)(+)(-).

3. Pengujian difokuskan pada pengukuran nilai tekanan output dan laju produksi

gas hidrogen.

1.4 Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah dapat memberikan referensi

penelitian mengenai salah satu proses produksi gas hidrogen dengan generator gas

HHO tipe dry cell serta dapat menjadi solusi sebagai energi alternatif sebagai bahan

bakar las yang dapat dimanfaatkan luas oleh masyarakat dan industri.

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Elektrolisis

Elektrolisis adalah suatu proses pemecahan senyawa kimia tertentu menjadi suatu

molekul baru dengan bantuan arus listrik dan dua elektroda (Helmenstine, 2001). Dimana

arus listrik tersebut dialirkan pada elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif

(katoda).Untuk mempercepat reaksi elektrolisis diperlukan adanya elektrolit sebagai

katalis.untuk melakukan proses elektrolisa kita hanya membutuhkan 4 komponen utama yaitu

baterai, elektroda, elektrolit dan bejana air.

2.1.1 Brown’s Gas (Hidrogen Hidrogen Oksida, HHO)

Brown’s Gas merupakan gas hasil dari proses pemecahan air murni (H2O) dengan

proses elektrolisis. Gas yang dihasilkan dari proses elektrolisis air tersebut adalah gas

Hidrogen dan Oksigen, dengan komposisi 2 Hidrogen dan 1 Oksigen (HHO) (Lowrie, 2005).

Oleh karena itu Brown’s gas juga lebih dikenal dengan nama gas HHO, selain itu gas HHO

juga dikenal dengan sebutan oxy-hidrogen.

Gambar 2.1 Pemecahan molekul air menjadi gas hho

Teknologi untuk memecah molekul air menjadi gas HHO dengan cara elektrolisis air

sebenarnya telah ditemukan sejak tahun 1800 oleh William Nicholson dan Johann Ritter.

Kemudian pada tahun 1805, Isaac de rivaz (1752- 1828) menggunakan gas hidrogen dari

hasil elektrolisis air sebagai bahan bakar mesin pembakaran internal yang ia rancang dan ia

buat sendiri (Hidayatullah, P.dan F.Mustari, 2008). Pada saat itu bahan bakar fosil belum

ditemukan. Namun gas hasil dari elektrolisis air tersebut baru diberi nama dan dipatenkan

oleh Yull Brown, pada tahun 1974. Gas hasil dari elektrolisis air tersebut diberi nama

Brown’s gas. Selain menggunakannya sebagai suplemen bahan bakar pada mesin,Yull Brown

juga menggunakan brown’s gas untuk pengelasan (cutting and welding torch).

6

2.1.2 Sistem Elektrolisa Air

Proses elektrolisa air adalah penguraian 2H2O menjadi H2 dan O2 dengan bantuan

elektroda yang diberi tegengan listrik. Faktor yang mempengaruhi elektrolisa antara lain

adalah:

a. Energi Penguraian Air

Secara konvensional diperlukan energi sebesar 286 kJ untuk menghasilkan 1 mol

hidrogen (H2) atau 2 g H2 sama dengan 24.287 liter H2, sehingga untuk membuat 1kg

H2 diperlukan 39.72 kWh (Archer Energy System, Inc.) 1kg H2 setara dengan energi 1

galon/3.78541 litergasolin. Pada laporan eksperimen Global Hydrogen Inc. disebutkan

4 kg hidrogen mampu menggerakkan kendaraan sejauh 270 mil.

b. Frekuensi

Material yang dioperasikan pada frekuensi yang sama dengan frekuensi natural

material tersebut akan lebih cepat rusak karena beresonansi. Demikian juga yang

dialami air jika diberikan frekuensi tertentu (pada percobaan Stanley Meyer frekuensi

yang dipakai adalah 43430 Hz dan 143762 Hz) mampu menguraikan air dengan energi

listrik yang lebih rendah.

c. Penggunaan Katalisator

Katalisator misalnya KOH, H2SO4 dan lain-lain berfungsi mempermudah proses

penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen karena ion-ion katalisator mampu

mempengaruhi kesetabilan molekul air menjadi ion H dan OH yang lebih mudah di

elektrolisis,dengan kata lain energi untuk menguraikan air menjadi lebih rendah.

Tampak pada grafik dibawah ini bahwa konduktifitas listrik tertinggi sekitar 27%.

7

Gambar 2.2 Hubungan konsentrasi katalis koh dan konduktifitas listrik (Pyle et all, 1994)

d. Tegangan dan Arus Elektrolisa

Besar tegangan dan arus listrik berbanding lurus dengan banyak gas yang dihasilkan,

karena terkait dengan kesetimbangan energi dalam proses elektrolisis. Dengan efisiensi

100% diperlukan 3 kWh setiap meter kubik hidrogen pada temperatur 20°C. Efisiensi

100% diperoleh jika tegangan antar elektroda sebesar 1,23Volt. Sedangkan tegangan

selebihnya terbuang sebagai panas.Pada umumnya elektroda yang dipakai pada

generator HHO seperti platinum dan stainless steel mempunyai resistansi sehingga

tegangan yang harus diberikan lebih dari 1,48Volt. Intensitas arus pada elektroda

adalah sebesar 0,4 mA/cm2, jika intensitas dinaikkan akan memberi peluang korosi

pada elektroda.(Kothari et all, 2006) memaparkan efek dari variasi tegangan input

terhadap hydrogen production rate (HPR) dan efficiency generator HHO. Penelitian

dilakukan dengan menggunakan Hoffman Voltmeter dengan variasi elektroda platinum

dan baja; jarak antar elektroda 8cm, tegangan input DC divariasikan 1.4, 1.6, 1.8, 2.0,

2.2, 2.4, 3.0, 6.0, 9.0 dan 12.0 V dan variasi KOH 10%, 25% dan 50%. Dari penelitian

tersebut diperoleh bahwa efisiensi generator terbaik terletak pada tegangan input antara

2 dan 2,4 V, dan variasi KOH 50% pada elektroda platinum dan KOH 25% pada

elektoda baja.

2.2 Proses Elektrolisis Air untuk Memproduksi Gas HHO

Salah satu cara untuk menghasilkan hidrogen adalah dengan proses elektrolisa air,

Elektrolisis air adalah proses elektrolisa yang dimanfaatkan untuk memecah molekul air

(H2O) menjadi Hidrogen (H2) dan Oksigen (O2). Elektrolisis air pada dasarnya dilakukan

8

dengan mengalirkan arus listrik ke air melalui dua buah elektroda (katoda dan anoda). Agar

proses elektrolisa dapat terjadi dengan cepat maka air tersebut dicampur dengan elektrolit

sebagai katalis.

Proses elektrolisis air dapat terjadi dengan setengah reaksi asam ataupun basa (alkaline

electrolysis) ataupun keduanya. Terjadinya reaksi asam ataupun basa tergantung oleh kondisi

lingkungan/jenis elektrolit yang digunakan (Dopp, R.B. 2007). Jika elektrolit yang digunakan

berupa larutan asam seperti HCl dan H2SO4 maka reaksi yang terjadi adalah reaksi asam.

Pada reaksi ini reaksi reduksi terjadi pada elektroda negatif (katoda), dimana elektron (e-) dari

katoda diikat oleh kation H+ untuk membentuk gas Hidrogen (H2(g)). Sedangkan pada

elektroda positif (anoda), molekul H2O kehilangan elektron (e-) sehingga terpecah menjadi

gas Oksigen (O2(g)) dan kation H+.

Reaksi oksidasi di anoda (+) : 2 H2O (l) → O2(g) + 4H+(aq) + 4e-

Reaksi reduksi di katoda (-) : 2 H+(aq) + 2e- → H2(g)

Reaksi keseluruhan : 2 H2O (l) → 2H2(g) + O2(g)

Jika elektrolit yang digunakan adalah larutan basa seperti KOH, NaOH (basa dari

golongan periode IA, alkali tanah) maka akan terjadi reaksi basa. Pada reaksi basa, reaksi

reduksi terjadi di katoda dimana molekul air mengikat elektron (e-) sehingga terpecah

menjadi gas Hidrogen (H2(g)) dan anion OH-. Anion OH- tersebut kemudian tertarik kesisi

anoda dan terpecah menjadi gas oksigen dan molekul H2O(l), sebagaimana dapat dilihat pada

persamaan reaksi kimia berikut:

Reaksi reduksi di katoda (-) : 2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq)

Reaksi oksidasi di anoda (+) : 4OH−(aq) → O2(g) + 2H2O(l) + 4e−

Reaksi keseluruhan : 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Tetapi jika elektrolit yang digunakan dari jenis garam seperti NaCl, KCl, dan Na2CO3,

maka akan terjadi reaksi asam dan basa. Dari kedua reaksi asam ataupun basa dapat dilihat

bahwa pada kedua reaksi tersebut produk yang dihasilkan dari elektrolisa 2 mol H2O

memiliki komposisi yang sama yaitu 2 mol gas Hidrogen dan 1 mol gas Oksigen. Pada kedua

jenis reaksi diatas gas Hidrogen juga dihasilkan pada elektroda negatif (katoda) dan gas

oksigen dihasilkan pada elektroda positif (anoda).

9

Gambar 2.3 Proses elektrolisis menghasilkan gas HHO

2.3 Komponen Elektrolisis Komponen penting yang menunjang proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO

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

1. Tabung Elektroliser (HHO Generator)

Tabung elektroliser merupakan tempat penampungan larutan elektrolit, sekaligus tempat

berlangsungnya proses elektrolisis untuk menghasilkan gas HHO Di dalam tabung ini

terdapat dudukan elektroda yang akan diberi arus listrik dari accu (baterai). Tabung

elektroliser yang digunakan terbuat dari bahan kaca atau plastik tahan panas. Sebab proses

eletrolisis di dalam tabung elektroliser untuk menghasilkan gas HHO menggunakan reaksi

elektrokimia yang dapat menimbulkan panas.

Generator HHO dapat dibedakan menjadi 2 jenis yaitu generator HHO tipe basah (wet

type) dan generator HHO tipe kering (dry type/Dry cell).

a. Generator HHO tipe basah (wet type)

Generator HHO tipe basah adalah sebuah generator HHO dimana elektroda-

elektrodanya terendam elektrolit. Keuntungan generator gas HHO tipe basah adalah :

1) Produksi yang dihasilkan lebih banyak dikarenakan luasan elektroda yang sepenuhnya

terendam larutan elektrolit.

2) Perawatan generator yang lebih ringkas

3) Pembuatan generator tipe wet cell lebih mudah dan cepat

10

Gambar 2.4 Generator HHO tipe basah (wet cell)

b. Generator HHO tipe kering (dry type/dry cell)

Generator HHO tipe kering adalah sebuah generator HHO dimana elektroda-

elektrodanya tidak terendam elektrolit atau elektroda-elektrodanya tidak berada didalam

sebuah bejana elektrolit.Elektrolit pada generator ini hanya berisi pada celah-celah antara

elektrodanya. Keuntungan generator gas HHO tipe kering adalah:

a) Penggunaan air untuk proses elektrolisa hanya sedikit, yaitu hanya air yang terjebak

diantara lempengan sel.

b) Ada sirkulasi air dengan tambahan reservoir, dimana cukup untuk menurunkan

temperatur kerja dari generator itu sendiri.

c) Konstruksinya yang simpel, tidak memerlukan space yang banyak.

Gambar 2.5 Generator HHO tipe kering (dry cell)

2. Elektroda

Elektroda merupakan salah satu komponen yang sangat penting pada proses elektrolisis

air. Elektroda berfungsi sebagai penghantar arus listrik dari sumber tegangan ke air yang

akan dielektrolisis. Pada elektrolisis yang menggunakan arus DC, elektroda terbagi menjadi

dua kutub yaitu positif sebagai anoda dan negatif sebagai katoda. Material serta luasan

elektroda yang digunakan sangat berpengaruh terhadap gas HHO yang dihasilkan dari proses

elektrolisis air. Secara teori, luas permukaan yang sama akan menghasilkan volume gas yang

sama karena adsorbsi pereaksi di permukaan mengalami kesetimbangan yang sama, dengan

luasan yang sama distribusi pereaksi di permukaan juga sama.

11

Serangkaian percobaan telah dilakukan untuk menguji efek dari penggunaan ukuran

elektroda yang berbeda pada efisiensi proses (Nagai et all, 2003). Sebagai hasilnya

menunjukkan, pada lebar elektroda yang sama, lebih besar H (tinggi elektroda) akan

menyebabkan tambahan disipasi daya dalam sel. Alasan itu disampaikan untuk menjawab

pembentukan volume yang lebih besar dari fraksi void.

Material elektroda harus dipilih dari material yang memiliki konduktifitas listrik dan

ketahanan terhadap korosi yang baik. Titanium dan logam mulia seperti emas dan platina

memiliki nilai konduktifitas dan ketahan terhadap korosi yang tinggi namun keberadaannya

di pasaran sangat terbatas sehingga harganya menjadi relatif sangat mahal. Oleh karena itu,

perlu dicari material lain yang mempunyai sifat konduktifitas dan ketahanan korosi yang baik

namun harganya relatif lebih murah dan tersedia di pasaran. Stainless steel merupakan logam

paduan yang memiliki konduktifitas dan ketahanan terhadap korosi yang relatif lebih baik di

banding logam-logam paduan ataupun logam murni lainnya dan harganya juga relatif lebih

terjangkau. Sehingga Stainless steel menjadi pilihan yang tepat untuk digunakan sebagai

elektroda pada proses elektrolisis.

Stainless steel pada dasarnya adalah baja paduan logam besi (Fe) dengan unsur paduan

utama Carbon (C), Nikel (Ni), dan Chromium (Cr). Secara garis besar stainless steel dapat

dibagi menjadi lima kelompok (Cobb, 1999), yaitu :

1. Austenitic Stainless Steel

2. Ferritic Stainless Steel

3. Martensitic Stainless Steel

4. Duplex Stainless Steel (austenitic-feritic)

5. Precipitation Hardening Stainless Steel

Setiap kelompok stainless steel terbagi lagi menjadi beberapa tipe dengan persentase dan

kandungan unsur paduan yang berbeda-beda, sebagaimana dapat dilihat pada tabel 2.1.

Untuk setiap tipe stainless steel mempunyai karakteristik yang berbeda begitu pula

dengan konduktifitas listrik dan ketahanannya terhadap korosi. Dapat dilihat bahwa stainless

steel Type SS 304, 316F, 316L, 316N, 317, 329, dan 330 mempunyai ketahanan korosi

diberbagai lingkungan, sehingga stainless steel tipe ini sangat cocok digunakan sebagai

elektroda pada proses elektrolisa air untuk memproduksi gas HHO,. Oleh karena itu dicari

stainless steel yang tersedia dipasaran dalam negeri.

12

Tabel 2.1 Standard komposisi stainless steel

Sumber: Corossion Science and Technology (Tabolt, 1998)

Stainless steel tipe SS 316L merupakan stainless steel yang relatif banyak tersedia

dipasaran. Meskipun mempunyai harga yang relative mahal , SS 316L mempunyai banyak

kelebihan daripada material lain yang disebutkan. Tingkat tahan korosi dari material ini lebih

tinggi dari dari material lain , sehingga umur elektroda akan menjadi lebih lama . Selain itu,

tersedia dalam berbagai macam bentuk, seperti dalam bentuk kawat, plat dan pipa . Sehingga

SS tipe 316L dapat digunakan sebagai elektroda pada generator HHO.

3. Katalisator

Pada proses elektrolisis air, katalis yang digunakan adalah larutan elektrolit. Elektrolit

dapat didefinisikan sebagai konduktor listrik,dimana arus listrik dibawa oleh pergerakan ion

(Gaikwad, S. K., 2004).

13

Dengan melarutkan elektrolit di dalam air akan meningkatkan konduktifitas listrik dari

air. Oleh karena itulah dengan penambahan elektrolit sebagai katalis pada proses elektrolisis

akan menurunkan energi yang dibutuhkan, sehingga laju reaksi pemecahan molekul air

menjadi lebih cepat. Dan apabila jumlah elektrolit yang dilarutkan ke air semakin banyak

maka konduktifitas listrik dari air akan semakin tinggi, maka laju produksi gas HHO yang

dihasilkan dari proses elektrolisis air juga akan semakin meningkat, akan tetapi jika elektrolit

yang dilarutkan ke air terlalu banyak maka energi yang dibutuhkan untuk menghasilkan gas

HHO akan semakin besar karena larutan elektrolit akan semakin jenuh sehingga pergerakan

ion-ion didalamnya menjadi terhambat.

Gambar 2.6 Grafik hubungan antara reaksi kimia terhadap energi yang dibutuhkan untuk terjadinya

reaksi (Rossum.J.R., 2000)

Banyak jenis katalis yang digunakan pada proses elektrolisis diantaranya yang sering

digunakan yaitu sodium bikarbonat (NaHCO3), natrium hidroksida (NaOH), dan kalium

hidroksida (KOH).

Berdasarkan gambar 2.6 dapat terlihat bahwa penggunaan katalis memberikan alternatif

mekanisme lain yang, energi aktivasinya lebih rendah sehingga reaksi dapat berjalan dengan

lebih cepat. Pembentukan kompleks teraktivasi akan lebih tercapai dengan penambahan

katalis yang menyebabkan reaksi dapat lebih cepat berjalan. Dalam penelitian ini

menggunakan larutan elektrolit Kalium Hidroksida (KOH).

Tabel 2.2 Karakteristik Kalium Hidroksida (KOH)

14

No

.

KARAKTERISTIK SATUAN NILAI

1 Berat Molekul gr/mol 56,1

2 Titik Lebur o

C 360

3 Titik Didih o

C 1320

4 Densitas 3

gr/cm 2,04

Sumber: Chemistry (McMurry, J. dan Robert, C., 2001)

2.2 Karakteristik Gas HHO

Gas HHO (Brown’s Gas) terdiri dari gas hidrogen dan Oksigen, dengan perbandingan

komposisi mol 2:1. Perbandingan ini adalah perbandingan yang sthoikiometri untuk

terjadinya reaksi pembakaran (oksidasi) gas hidrogen oleh gas oksigen. Reaksi pembakaran

pada gas HHO pada dasarnya adalah reaksi terikatnya kembali hidrogen pada oksigen untuk

membentuk molekul air. Sebagaimana dapat dilihat pada persamaan reaksi kimia berikut ini:

2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)

Persamaan reaksi kimia tersebut merupakan kebalikan dari persamaan kimia pada

elektrolisis air. Jika pada proses elektrolisa untuk memecah molekul air membutuhkan energi,

maka sebaliknya pada reaksi oksidasi hidrogen dihasilkan sejumlah energi. Gas hidrogen

mempunyai beberapa karakteristik yaitu: tidak berwarna, mudah terbakar, sangat ringan, dan

sangat mudah bereaksi dengan zat kimia lainnya. Gas HHO pada kondisi normal tidak akan

terbakar dengan sendirinya tanpa ada sulutan api, jika kandungannya 4% dari volume ruang

dengan temperatur ruangan gas hidrogen akan terbakar sendiri (O’Connor, 2006).

2.3 Plat Netral Pada Generator

Plat netral pada generator HHO adalah plat yang tidak diberikan tegangan positif dan

negatif dari baterai. Tegangan diberikan hanya pada akhir plat, positif dan negatif. Plat netral

sebenarnya menyebabkan drop tegangan antar plat tersebut. Plat netral memberikan luas

permukaan tambahan untuk produksi gas HHO serta menurunkan panas generator.

15

Tegangan rendah menghasilkan panas yang kecil. Pada 12 Volt baterai dengan 1 netral

maka akan memiliki 6 Volt antara masing-masing cell. Dengan 2 netral maka akan memiliki

4 Volt antara masing-masing cell. Dengan 3 netral maka akan memiliki 3 Volt, dan

seterusnya.

a. Plat paralel (unipolar)

Konfigurasi plat parallel (unipolar) menciptakan rangkaian paralel. Tegangan 12 Volt dapat

diukur antara dua plat yang saling berhadapan. Dengan kata lain, 12 Volt dijatuhkan disetiap

set pelat. Gambar 2.7 berikut adalah pengaturan plat paralel, setiap plat mendapatkan positif

negatif:

12 Volt terukur antara dua plat

12 Volt terukur dari plat positif ke negatif

12 Volt terukur dari tiap-tiap plat positif ke negatif

12 Volt terukur dari tiap-tiap plat positif ke negatif

Gambar 2.7 Konfigurasi plat paralel (unipolar) (daddyo,2003)

Ketika arus listrik dialiri di antara plat paralel, maka arus akan terbagi jika ada lebih dari

satu set. Sebagai contoh, jika ada dua set plat paralel ke baterai, elektron memiliki dua jalan

untuk mengambilnya. Jika plat memiliki ukuran yang sama, dan terpisah jarak yang sama,

arus listrik akan melewati dua jalan, setengah arus akan melakukan perjalanan melalui satu

set dan setengah arus lain akan melalui jalan lainnya.

16

Gambar 2.8 Arus pada plat paralel (unipolar) (daddyo,2003)

Pada Gambar 2.8 arus listrik mengalir melalui terminal negatif baterai ke plat negatif

kemudian ke plat positif, dan ke terminal positif baterai. Tegangan pelat 12 Volt, dalam hal

ini arus melalui 3 jalan. Pada plat negatif bawah arus ke arah plat positif di atasnya dan plat

positif di bawahnya.

Dengan susunan paralel 4 plat menunjukkan tiga cell. Jika 10 amper arus diberikan,

maka arus tersebut akan melakukan perjalanan di 3 jalur, sehingga arus dibagi 3. Jadi,

masing-masing cell hanya memiliki 3,333 Volt melewatinya.

b. Menambahkan Plat Netral (bipolar)

Ketika menambahkan plat netral diantara plat parallel maka jumlah arus akan sama tiap

cell. Tegangan diberikan hanya pada akhir plat positif dan negatif. Plat netral sebenarnya

menyebabkan drop tegangan. Setiap netral membagi tegangan, hal ini karena ia mengubah

resistansi dan jarak antara positif dan negatif yang pada gilirannya mengubah tegangan

listrik antara netral dan positif dan netral dan negatif. Jika dilakukan pengukuran tegangan

dari plat positif ke plat negatif yang terbaca 12 Volt tegangan listrik. Tetapi jika diukur dari

plat netral baik positif atau negatif, terbaca menjadi 6 Volt tegangan listrik. Jadi plat netral

merupakan cara yang efektif untuk menurunkan tegangan alat.

Dalam sistem 12 Volt, menggunakan konfigurasi ini satu netral, drop tegangan antara

dua plat yang berdekatan akan menjadi 6 Volt. jika memiliki 2 cell, 12 Volt dibagi 2 sama

dengan 6 Volt. Ditunjukkan pada Gambar 2.9.

Penambahan sebuahplat netral antara plat positif dan

negatif. Jika jarak yang sama antara plat tersebut maka

pengukuran dari plat netral ke plat positif dan plat netral

ke plat negatif, maka terbaca 6 Volt per cell.

17

Penambahan 2 buah plat netral antara plat positif dan

negatif. 2 netral membuat 3 cell (daerah air). Maka

terbaca 12V/3 = 4 Volt per cell.






terbaca 12V/5 = 2,4 Volt per cell.




Gambar 2.9 Konfigurasi Plat Netral (bipolar)

Tegangan yang lebih rendah berarti lebih sedikit panas yang terjadi, idealnya 1,25 Volt

mampu membuat sebagian HHO dengan sedikitnya jumlah kelebihan panas. Setiap plat

netral memiliki sisi positif dan negatif, atau dikatakan sisi yang lebih positif dan sisi negatif.

Itulah mengapa kita dapat mengukur penurunan tegangan antara plat.

Arus listrik mengambil jalan yang sama seperti plat paralel, tetapi juga harus melewati

netral. Gambar 2.10 menjelaskan perbedaan jalannya arus pada netral dan paralel:

Arus listrik mengalir melalui terminal negatif baterai ke

plat negatif kemudian melalui plat netral ke plat positif,

dan ke terminal positif baterai. Netral menurunkan

tegangan plat dan membagi arus dan menambah luas

permukaan produksi HHO.

18

Arus listrik mengalir melalui terminal negatif baterai ke

plat negatif kemudian melalui plat positif, dan ke

terminal positif baterai. Tegangan plat 12 Volt, dalam

hal ini arus melalui 3 jalan. Pada plat negatif bawah arus

ke arah plat positif di atasnya dan plat positif di

bawahnya.

Gambar 2.10 Perbedaan arus pada platnetral (bipolar) dan plat paralel (unipolar)

Pada susunan ini 2 rangkaian seri dengan menggunakan

satu plat positif bersama, ini disebut seri-paralel.

Pada susunan ini sama seperti di atas hanya beda kabel

saja.

Pada susunan ini sama seperti di atas hanya

menggunakan 2 plat positif.

Gambar 2.11 Konfigurasi Seri-Paralel bipolar-unipolar) (daddyo,2003)

Menggunakan plat netral menciptakan sirkuit seri pada rangkaian. Sedangkan

konfigurasi ini akan menjadi rangkaian Seri Paralel jika ada dua atau lebih rangkaian yang

sama digabung menjadi satu. Jika 12 Volt negatif diterapkan padadua plat, dan satu positif

diterapkan antara mereka, itu adalah susunan paralel. Namun ada Netral dalam seri antara

masing-masing positif dan negatif. Konfigurasi ini disebut seri paralel. Gambar 2.11

menjelaskan konfigurasi tersebut.

Penggunaan konfigurasi seri-paralel dapat menghasilkan sejumlah besar atau kecil gas

HHO dan dapat untuk mengurangi panas.Plat netral memungkinkan kita untuk menurunkan

tegangan operasi untuk setiap plat, agar didapatkan efisiensi yang lebih baik. Melalui

19

percobaan trial and error, bahwa tegangan mendekati 2,0 Volt atau lebih sedikit maka akan

memperpanjang waktu operasi generator. inilah kunci efisiensi.

2.4 Parameter Unjuk Kerja Generator HHO

Penggunaan generator HHO basah (wet)maupun baik tipe kering (dry) pada kendaraan

bermotor ataupun generator-set harus memperhatikan beberapa hal, seperti seberapa besar

daya yang dibutuhkan oleh generator HHO. Sehingga dengan pemasangan generator HHO

pada kendaraan tidak menyebabkan sistem kelistrikan dan sumber energi pada kendaraan

terganggu. Untuk memperoleh karakteristik terbaik dari setiap generator HHO maka

diperlukan parameter unjuk kerja generator HHO, sehingga terlebih dahulu harus

digambarkan sistem yang akan digunakan (Raymond, 2004). Adapun parameter unjuk kerja

dari generator HHO tersebut adalah :

1. Daya yang dibutuhkan generator HHO

2. Temperatur fluida pada generator HHO

3. Laju produksi gas HHO (flowrate)

2.5 Daya yang Dibutuhkan Generator HHO (Phho)

Untuk menghasilkan gas HHO dengan menggunakan proses elektrolisis air dibutuhkan

energi listrik. Jika generator HHO dipasang pada kendaraan bermotor, dengan sumber energi

listrik diambil dari alternator sepeda motor yang bisa memberikan arus bolak- balik. Semakin

besar ukuran mesin kendaraan, energi listrik yang dihasilkan dari alternator engine akan

semakin besar, sehingga arus yang dialirkan ke generator juga semakin besar.

Energi listrik dari alternator dipergunakan untuk sistem kelistrikan dan pengapian di

kendaraan (seperti lampu, pengisian baterai, dan api pada busi). Namun sebagian energi

listrik tersebut dapat dipergunakan sebagai sumber tegangan dan arus untuk generator HHO.

Energi listrik tersebut jumlahnya terbatas, sehingga generator HHO yang dipasang pada

kendaraan dayanya harus dibatasi. Begitu pula ketika generator HHO digunakan pada engine

penggerak generator, listrik yang dihasilkan oleh generator semaksimal mungkin agar dapat

digunakan untuk menyalakan beban. Oleh karena itu harus diketahui seberapa besar daya

yang dibutuhkan oleh generator HHO. Perumusan untuk mencari daya yang dibutuhkan

adalah sebagai berikut:

Perumusan untuk mencari daya yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:

20

P = V.I ...................................... (2.1)

dimana: P = daya yang dibutuhkan generator HHO (watt)

V = beda potensial/voltase (volt)

I = arus listrik (ampere)

Beda potensial didapat dengan menggunakan voltmeter yang dipasang paralel dengan

rangkaian dan arus listrik dapat diukur menggunakan amperemeter yang dipasang secara seri

dengan rangkaian selama pengujian berlangsung.

2.6 Laju Produksi Gas HHO (m)

Produk utama proses elektrolisis air dengan menggunakan generator HHO adalah gas

HHO. Sehingga untuk mengetahui seberapa baik kinerja generator HHO, perlu diketahui

seberapa banyak gas HHO yang dihasilkan oleh generator HHO tersebut. Secara aktual untuk

mengetahui seberapa besar volume gas HHO yang dihasilkan dari proses elektrolisis dapat

dilakukan dengan pengukuran menggunakan HHO flowmeter (Chandra et all, 2014).

untuk menghitung flowrate gas HHO dapat dicari dengan persamaan berikut ini:

= Q x ρ .......................................... (2.2)

dimana: 𝑚 = Laju Produksi Gas HHO (Kg/s)

Q = Debit Produksi gas HHO (m3/s)

𝜌 = Massa Jenis HHO (Kg/m3)

Dengan perumusan debit Produksi gas HHO:

Q = V / t ......................................... (2.3)

dimana: V = Volume gas Terukur (m3)

t = Waktu produksi gas HHO

Dari persamaan kimia reaksi elektrolisis air berikut ini dapat dihitung seberapa besar

kandungan dari massa H2 dalam gas HHO. Jika massa H2O yang dielektrolisis sebanyak 1 kg

maka massa produk total H2 dan O2 juga 1 kg sehingga diketahui Mr H2O = 18, Mr H2 = 2

dan Mr O2 = 32 maka didapatkan mole H2:

2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)

Mol = massa/Mr ............................. (2.4)

21

2.7 Pengelasan (Welding)

Pengelasan merupakan salah satu bagian yang tak terpisahkan dari proses manufaktur.

Proses pengelasan (welding) merupakan salah satu teknik penyambungan logam dengan atau

tanpa tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan sehingga menghasilkan sambungan

yang kotinu. Sedangkan definisi menurut Deutche Industrie and Normen (DIN), las adalah

ikatan metalurgi pada sambungan logam atau logam paduan yang dilaksanakan dalam

keadaan melting atau cair.

Proses pengelasan yang sering dipakai biasanya menggunakan gas acetylene. Namun

ada juga pemakaian gas-gas hidrogen, gas alam, propane, untuk logam–logam dengan titik

cair rendah. Pada proses pembakaran gas-gas tersebut diperlukan adanya oxygen. Oxygen ini

didapatkan dari udara dimana udara sendiri mengandung oxygen (21%), juga mengandung

nitrogen (78%), argon (0,9 %), neon, hydrogen, carbon dioksida, dan unsur lain yang

membentuk gas.

Proses pengelasan memerlukan panas untuk meleburkan atau mencairkan logam dasar

dan bahan pengisi agar terjadi aliran bahan atau peleburan. Energi pembangkit panas dapat

dibedakan menurut sumbernya yaitu listrik, kimiawi, mekanis, dan bahan semikonduktor.

Proses pengelasan yang paling umum, terutama untuk mengelas baja, yaitu memakai energi

listrik sebagai sumber panas dan yang paling banyak digunakan adalah busur nyala (listrik).

Busur nyala adalah pancaran arus listrik yang relatif besar antara elektroda dan logam dasar

yang dialirkan melalui kolom gas ion hasil pemanasan. Berdasarkan masukan panas (heat

input) utama yang diberikan kepada logam dasar atau induk, proses pengelasan dapat dibagi

menjadi dua cara, yaitu (Suman, 2014).

1. Pengelasan dengan menggunakan energi panas yang berasal dari nyala api las

(fusion), contohnya las busur (arc welding), las gas (gas welding), las sinar

elektron (electron discharge welding), dan lain-lain.

2. Pengelasan dengan menggunakan energi panas yang tidak berasal dari nyala api

las (nonfusion), contohnya pengelasan dengan gesekan (friction stirr welding), las

tempa, dan lain-lain.

22

Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi untuk keberhasilan proses pengelasan yaitu (Yong-

Kyun Lee, 2006).

1. Material yang akan disambung dapat mencair oleh panas.

2. Antara material yang akan disambung terdapat kesesuaian sifat lasnya.

3. Cara penyambungan sesuai dengan sifat benda padat dan tujuan penyambungan.

Pada tabel 2.3 berikut ini menunjukkan titik lebur beberapa bahan logam.

Tabel 2. 1 Titik lebur bahan logam

No. Nama Logam Titik Lebur (oC)

1 Tembaga (Cu) 1083

2 Seng (Zn) 420

3 Timah (Sn) 232

4 Timbal (Pb) 330

5 Nikel (Ni) 1450

6 Khrom (Cr) 1900

7 Wolfram (W) 3380

8 Mangan (Mn) 1250

9 Molibdenum (Mo) 2550

10 Kobalt (Co) 1490

11 Titanium (Ti) 1700

12 Alumunium (Al) 660

13 Alumunium Oxide 2020

14 Berilium (Be) 1285

15 Magnesium (Mg) 650

16 Bismut (Bi) 270

17 Besi (Fe) 1535

18 Kuningan 900

19 Baja Karbon rendah 1500

BAB III

METODOLOGI

3.1 Diagram Alir Penelitian

23

Penelitian ini dilakukan dengan beberapa langkah. Diagram alir penelitian ditunjukkan

pada Gambar 3.1,

Gambar 3. 1 Diagram alir penelitian

3.2 Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan dalam pembuatan HHO generator ini adalah

sebagai berikut.

1. Plat Stainless Steel 304

Plat stainless steel 304 merupakan tipe logam stainless steel yang kuat dan tahan

korosi dan sering dipakai dalam peralatan industri. Plat ini digunakan sebagai

elektroda dalam generator HHO yang terdiri dari 9 plat elektroda yang disusun

berbeda-beda.

Start

Studi literatur perancangan alat

Perancangan software menggunakan Arduino IDE

Pengujian alat dengan variasi konfigurasi pole

Finish

Didapatkan nilai tekanan output dan

waktu produksi

Apakah sudah

dilakukan

pengulangan?

Perancangan alat generator HHO

Perancangan Hardware mikrokontroller

belum

ya

24

Gambar 3. 2 Plat Stainless Steel 304

2. BMP 280 BMP 280 (Bosch) merupakan sensor yang dapat mendeteksi tekanan, temperatur dan

ketinggian tanah. Sensor ini digunakan untuk mengukur tekanan output gas hydrogen pada

generator HHO. BMP 280 dapat mendeteksi tekanan 300 mbar hingga 1100 mbar

dengan akurasi relatif ±0.12 mbar dan akurasi absolut ±1 mbar.

Gambar 3. 3 BMP 280

3. Arduino UNO Arduino UNO digunakan sebagai kendali dalam sistem kontrol dan instrumentasi.

Proses pemrogaman Arduino UNO menggunakan software Arduine IDE. Dalam penelitian

ini, arduino digunakan sebagai pengontrol rangkaian sensor pendeteksi tekanan.

Gambar 3. 4 Arduino UNO

4. LCD LCD berfungsi untuk menampilkan data berupa tekanan yang dideteksi oleh sensor bmp

280. LCD merupakan layar berukuran 16 x 2 cm yang dapat menampilkan teks/angka

tertentu. Pada penelitian ini LCD menampilkan nilai tekanan dari sensor BMP 280.

25

Gambar 3. 5 LCD

5. Modul I2C Modul I2C (Inter Integrated Circuit) ini berfungsi untuk meminimalkan penggunaan pin

dan kabel dalam mengontrol layar lcd. I2C ini menggunakan daya 5V yang dihubungkan

dengan Arduino UNO.

Gambar 3. 6 I2C

6. Power Supply Power Supply merupakan sumber tegangan berupa arus DC. Dalam penelitian ini, power

supply ini berfungsi sebagai sumber arus listrik pada generator HHO. Power supply yang

digunakan pada penelitian ini 24 V 10A.

Gambar 3. 7 Power Supply

7. Polivinil klorida

26

Polivinil klorida (PVC) merupakan polimer termoplastik yang elastis, kuat, fleksibel,

dan tahan panas. Dalam penelitian ini PVC digunakan sebagai bahan pemisah antar plat

stainless steel 304.

Gambar 3. 8 Polivinil klorida

8. Torch Las

Torch las digunakan sebagai alat pengeluaran gas HHO sekaligus sebagai alat burning.

Gambar 3. 9 Torch Las

9. Kalium Hidroksida

Kalium Hidroksida atau KOH (SAP Chemicals) merupakan bahan kimia yang

mempunyai rumus kimia KOH. Dalam penelitian ini KOH berfungsi sebagai katalisator

untuk mempercepat proses elektrolisis.

27

Gambar 3. 10 KOH

10. Multimeter Digital

Multimeter digital digunakan untuk mengukur besar arus dan tegangan pada plat

elektroda generator HHO. Multimeter ini memiliki spesifikasi 20A 1000V.

. Gambar 3. 11 Multimeter Digital

11. Stopwatch

Stopwatch digunakan sebagai alat yang digunakan untuk mengukur lamanya

waktu yang diperlukan dalam suatu kegiatan atau penelitian. Pada penelitian ini

stopwatch berfungsi untuk mengukur data waktu debit produksi gas HHO.

Gambar 3. 12 Stopwatch

12. Neraca Digital

Neraca digital berfungsi untuk mengetahui bobot atau massa suatu benda atau

sebagai alat ukur massa atau berat. Pada penelitian ini neraca digital berfungsi untuk

mengukur massa katalisator.

28

Gambar 3. 13 Neraca digital

3.3 Pembuatan Alat

Komponen utama dalam pembuatan generator HHO ini terdiri dari plat stainless steel

304, akrilik, dan PVC. Pertama plat stainless steel dipotong menjadi bentuk persegi empat

dengan ukuran 20x20 cm sebanyak 9 buah. Kemudian plat stainless steel tersebut dipotong

lagi dengan bentuk segi enam yang ada pada gambar 3.1. Lalu PVC dipotong menjadi bentuk

segi delapan seperti pada gambar 3.8 sebanyak 10 buah. Selanjutnya akrilik dilubangi dan

dipotong menggunakan leser cutting sedemikian rupa hingga terlihat seperti pada gambar

3.14 di bawah ini.

Gambar 3. 14 Skema perancangan alat

Pada gambar 3.14 merupakan skema perancangan alat generator HHO sebagai mesin

pengelasan HHO. Setelah komponen alat dan bahan disiapkan, kemudian disusun menjadi

bentuk generator HHO tipe dry cell dengan susunan 9 plat elektroda. Selanjutnya untuk

memproduksi gas HHO, maka generator HHO diberi 2 lubang sirkulasi yang terdiri dari

lubang input untuk masuknya larutan katalis dari tabung reservoir yang dihubungkan dengan

selang dan lubang output untuk keluarnya gas HHO yang terhubung dengan selang yang

kemudian dialirkan ke tabung reservoir. Setelah menuju tabung reservoir, gas HHO dialirkan

menuju tabung bubler untuk menghasilkan gas HHO murni yang kemudian digunakan untuk

pembakaran/las hidrogen.

3.4 Development Sensor Tekanan

Komponen utama untuk mengukur output tekanan gas HHO adalah sensor BMP 280,

Arduino UNO, dan LCD yang sudah dipasang dengan I2C. Skema wiring sensor BMP 280

ini yaitu kaki gorund pada I2C dihubungkan dengan pin ground pada arduino UNO, kaki

29

VCC I2C dihubungkan dengan pin 5v arduino UNO, kaki SCL I2C dihubungkan pada pin

SCL arduino UNO, dan kaki SDA I2C dihubungkan pin SDA arduino UNO. Sedangkan

untuk sensor BMP 280 yang juga membutuhkan SCL dan SDA maka kaki SCL nya

dihubungkan dengan pin A5 pada arduino UNO dan kaki SDA nya dihubungkan dengan pin

A4 pada arduino UNO. Untuk lebih jelasnya mengenai skema mikrokontroller dan sensor

dapat dilihat pada gambar 3.15 di bawah ini. Gambar 3. 15 Skema mikrokontroller dan sensor

Pada gambar 3.15 merupakan skema mikrokontroller dan sensor. Setelah rangkaian

sudah siap, sensor BMP 280 dimasukkan ke dalam pipa yang kemudian dihubungkan pada

valve yang berhubungan dengan selang output tekanan gas HHO yang keluar di tabung

reservoir. Sumber listrik yang diperlukan untuk menyalakan rangkaian instrumen ini didapat

dari sumber PLN yang dihubungkan dengan stop kontak charger smartphone untuk

menyalakan Arduino UNO.

3.5 Pengambilan Data

Data yang didapatkan pada penelitian ini yaitu nilai tekanan gas HHO, data tegangan

dan arus pada generator HHO, serta data waktu yang dibutuhkan gas HHO untuk mengisi

volume 100 ml pada gelas ukur. Pada pengambilan tekanan gas HHO, selang yang

menghubungkan tabung reservoir dan tabung bubler dilepas dan dihubungkan dengan

perangkat sensor BMP 280. Kemudian didapatkan tekanan awal oleh sensor sebelum diberi

tekanan gas HHO dicatat. Lalu valve ditutup dan generator HHO dinyalakan, setelah

generator HHO berjalan selama 5 menit, valve selang output dibuka dan tekanan yang

terukur diamati dan dicatat. Lalu valve ditutup kembali, dan pengambilan data ini dilakukan

setiap 5 menit sampai dengan 60 menit serta dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali. Adapun

skema alat pengambilan tekanan dapat dilihat pada gambar 3.16 di bawah ini.

Gambar 3. 16 Skema alat pengambilan nilai tekanan gas HHO Pada pengambilan data waktu yang dibutuhkan gas HHO untuk mengisi volume 100 ml,

ujung selang output tabung reservoir dimasukkan ke dalam bak berisi air. Bagian ujung

selang ditutup dengan gelas ukur yang berisi air. Kemudian generator HHO dinyalakan

sehingga gas HHO mengalir dari tabung reservoir menuju ujung selang output dan masuk ke

dalam gelas ukur. Lalu waktu yang dibutuhkah gas HHO mengisi 100 ml gelas ukur diukur

dengan stopwatch dan dilakukan pengulangan sebanyak 5 kali. Adapun Skema alat

pengambilan data waktu untuk mencapai 100 ml gas HHO dapat dilihat pada gambar 3.17 di

bawah ini.

30

Gambar 3. 17 Skema alat pengambilan nilai waktu volume gas HHO

Pada gambar 3.17 membuktikan bahwa generator HHO menghasilkan gas

hidrogen hidrogen oksigen. Gas tersebut akan digunakan sebagai pembakaran mesin

pengelasan HHO, sehingga semakin besar gas yang dihasilkan semakin besar juga

pembakaran yang dihasilkan. Pada generator HHO ini merupakan tipe las dengan

menggunakan energi panas yang berasal dari nyala api fusion, contohnya las busur

(arc welding), las gas (gas welding) dan lain-lain.

3.6 Road Map Penelitian

Visi dan misi dalam penelitian ini dapat terlihat pada bagan road map penelitaian yang telah

kami lakukan sebagai berikut:

Gambar 3. 18 Skema alat pengambilan nilai waktu volume gas HHO

31

Perkembangan penelitian ini telah sampai pada fase pengujian prototype yang telah

menghasilkan skipsi dengan bahan elektrode planar, dan telah teruji pada skala laboratorium

yang menghasilkan aliran gas yang ditengarai sebagai gas hydrogen.

Dari penelitian yang sudah teridentifikasi tersebut, maka tahapan selanjutnya adalah

peningkatan kuantitas dan kualitas dari prototype tersebut dengan memanfaatkan rekayasa

teknologi nano untuk memperluas permukaan sentuh air dengan elektroda, dimana dalam

hioptesa jumlah produksi hydrogen akan meningkat seiring dengan muka-sentuh permukaan

elektrolite dalam hal ini air dan pelarutnya.

32

BAB IV. BIAYA DAN JADWAL PENELITIAN

4.1 ANGGARAN BIAYA

No Uraian Kebutuhan Volume Satuan Harga

Satuan

Total

1 Plat Stainles A366

Water DI

Kompresor

Sensor fluida

Andrivo-Sensor

4

0.5

1

2

1

m2

Liter

buah

buah

buah

Rp1,500,000

Rp1,500,000

Rp3,000,000

Rp5,541,500

Rp2,000,000

Rp6,000,000

Rp750,000

Rp3,000,000

Rp11,083,000

Rp2,000,000

Judul

Penelitian

: Pembuatan Generator Plat Nano Struktur Sel Elektrolisis Oxyhidrogen (Hho) Tipe

Dry Cell Untuk Sistem Mesin Las Terintegrasi Berbahan Bakar Air

Ketua

Peneliti : Dr.rer.nat. Nasori, M.Si.

NIP : 1981201831065

NIDN : 0710028101

Perguruan

Tinggi : Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Departemen : Fisika

Fakultas : Fakultas Sains dan Analisis Data

Nama

Anggota (1) : Drs. Bachtera Endarto, M.Si.

Nama

Anggota (2) : Muhammad Rizki Mubarok

Nama

Anggota (3) Adnan Wahyu Dwi Putra

Nama

Anggota (4) : Azmi Ainul Qolbi

Total Dana

Diajukan : Rp. 60.000.000,-

Rekapitulasi Rencana Penggunaan Dana

33


Satuan

Total

Tekanan

Pembelian Bahan

Habis Pakai,

Meliputi : EL

TECH

Ethanol

Aceton

Perchloric Acid

Nikel II Sulfate

Nikel II Chloride

Silver Nitrat

CH3CH2OH

NaOH

Aceton

H2CrO4

CH3CH2OH

Pembelian Bahan

Habis Pakai,

Meliputi : EL

TECH

H2CrO4

H2C2O4

CH3CH2OH

H3BO3

Tube Gas

2.5

2.5

2.5

250

250

100

0.15

0.5

0.5

0.4

0.15

1

1

1

1

1

Liter

Liter

Liter

gr

gr

gr

Liter

Kg

Liter

gr

Liter

gr

gr

Liter

Kg

Kg

Rp15,600,000

Rp16,800,600

Rp875,925

Rp750,000

Rp750,000

Rp800,000

Rp875,925

2 Conference 1 Rp Rp2,500,000 Rp2,500,000

34


Satuan

Total

Mengikuti

seminar internasional

3. Fotocopy dan

Penjilidan Laporan

4 ekspl Rp156,000 Rp624,000

Jumlah Total Rp60,404,450

4.2. Jadwal Kegiatan 1 Tahun

No Jenis Kegiatan Bulan ke-

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 Kajian Literatur

2 Pengadaan alat dan bahan

3 Perancangan design

4 Pembuatan eletroda

5 karakterisasi

6 Pengujian elektroda

7 Perbaikan dan perancangan

model

8 Menyusun draf paper/jurnal

9 Seminar internasional

10 Pembuatan Laporan

35

DAFTAR PUSTAKA

Akbar, Ali. 2014. “Pengaruh Penambahan HHO terhadap Kinerja dan Ionisasi Pembakaran

Motor Bensin”. Mahasiswa Teknik Mesin. Jurnal Rekayasa Mesin Vol.5.

Universitas Brawijaya Malang. diakses tanggal 16 Februari 2019.

Arzaqa Ghiffari, Yanur. 2013. Studi Karakteristik Generator Gas HHO Tipe Dry Cell dan

Wet Cell berdimensi 80 x 80 mm dengan Penambahan PWM E-3 FF (1 kHz).

Mahasiswa Teknik Mesin. Jurnal teknik pomits vol. 1. ITS Surabaya. Diakses

tanggal 17 Februari 2019.

Helmenstine, A.M. (2001). “chemistry Glossary definition of Electrolyte”.

Lowrie, Peter.W.E. (2005). “Electrolytic Gas, http://waterpoweredcar.com/pdf.files/egas -

calculations.pdf. Diakses 26 November 2013.

Hidayatullah, P. dan Mustari, F. (2008). ”Bahan Bakar Air”.Ufuk Press. Jakarta.

Pyle, Walt., Healy, J., Cortez, R. (1994). “Solar Hydrogen Production by Electrolysis”. Home

Power #39.

Kothari, R., Buddhi, D. dan Sawhney, R.L. (2006). Optimization of Electrolytic Input Power

for The Production of Hydrogen. Inter. J. Hydrogen Energy. Vol. 31 hal. 2329-2336.

Dopp, R.B. (2007). “Hidrogen Generation Via Water Electrolysis Using Higly Efficient

Nanometal Electrodes”. DSE Quantum Sphere, Inc.

Nagai, N., Takeuchi, M., Kimura, T. dan Oka, T. (2003). Existence of Optimum Space

Between Electrodes on Hydrogen Production by Water Electrolysis. Inter. J.

Hydrogen Energy. Vol. 28, No. 35.

Cobb, H.M. (1999). “Steel Product Manual: Stainless Steel”. Warrendale P.A: Iron & Steel

Society.

Tabolt, david. (1998). Corrosion Science and ecnology. Florida: CRC Press LLC.

Gaikwad, K.S. (2004), “Development of a Solid Electrolyte for Hydrogen Production”.

Thesis, Master of Science in Electrical Engineering Department of Electrical

Engineering College of Engineering University of South Florida.

Rossum, J.R. (2000). “Of Metalic Corrosions In Fresh Watre”. Roscoe Moss Company.

McMurry, J., Rober, C. (2001), Chemistry. New Jersey:Prentice-Hall.

O’Connor, Ken. (2006). Guide to Safety of Hydrogen and Hydrogen System. BMS

Document GLM-QSA-1700.1

Daddyo 44907. (2003). Neutral Plate-Questions. (Online) http://hho4free.com/neutral

plates.html diaskes :21 November 2013

Chang, Raymond. (2004), Kimia Dasar, Jilid 1, Edisi 3, Erlangga, Jakarta.

Chandra S, Djoko Sungkono K. (2014). Optimalisasi Generator Gas HHO Tipe Wet Cell

Dimensi 160x160 mm & 120x120mm Dengan Penambahan Digital Pulse Width

Modulation Dan Netral Plat. Mahasiswa Teknik Mesin. Jurnal Teknik Pomits Vol. 1,

No. 1. Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Diakses tanggal 20 Februari 2019.

36

Lampiran 1. Susunan Organisasi Tim Peneliti dan Pembagian Tugas

No. Nama Instansi Bidang Ilmu Alokasi

Waktu

(jam/minggu)

Urain Tugas

1. Dr.rer.nat.

Nasori, M.Si.

Dept.

Fisika/ITS

Fisika Medis

dan Biofisik

Ketua

Peneliti, 20

jam/minggu

koordinasi

Kegiatan Penelitian

Perancangan

penelitian,

penetapan arah dan

metoda penelitian

Penyusunan

makalah ilmiah dan

laporan penelitian

Monitoring dan

evaluasi kegiatan

dan hasil penelitian

2. Prof. Dr. rer. nat.

Agus Rubiyanto,

M.Eng.Sc.,

00119066507

Dept.

Fisika / ITS

Fisika

Optoelektroni

ka dan Fisika

medis

Ketua

Peneliti,10

jam/minggu

koordinasi design,

pembuatan

elektroda

Karakterisasi,

elektroda

Perbaikan dan

pengembangan

rancangan model

Penyusunan

makalah ilmiah dan

laporan penelitian

3. Drs. Bachtera

Indarto, M.Si.

1961040419910

21001

Dept.

Fisika / ITS

Fisika

Instrumentasi

Ketua

Peneliti,10

jam/minggu

Design, pembuatan

elektroda,

perbaikan dan

karakterisasi

elektroda,

penyusunan

makalah,

pembuatan draf,

dan pelaporan

Mahasiswa yang terlibat :

37

Biodata Tim Peneliti

1. Ketua

a. Nama Lengkap : Dr.rer.nat. Nasori, M.Si.

b. Jenis Kelamin : Laki-laki

c. NIP : 1981201831065

d. Fungsional/Pangkat/Gol. : Asisten Ahli/III.C

e. Jabatan Struktural : -

f. Bidang Keahlian : Instrumentasi Medis dan Biofisika

g. Fakultas/Jurusan : Sains/Fisika

h. Alamat Rumah dan No. Telp. : Dukuh Kupang Barat XIII/3 Surabaya,

60225 Tlp. 082132168699

RIWAYAT PENDIDIKAN PERGURUAN TINGGI

S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan

Tinggi

UNHALU/UAD -

Jogjakarta

ITS-Surabaya Technishe Universitat

of Ilmenau, Germany

Bidang Ilmu Elektronika dan

Instrumentasi

Optoelektronika 3D Nanostructute for

Applied Physics

Tahun Masuk-Lulus 2001-2006 2010 – 2012 2014 - 2018

Judul

Skripsi/Tesis/Disertasi

Pembuatan Dan

Karakterisasi

Lapisan Tipis

CuInS2 Hasil

Deposisi Dengan

Teknik Sputtering

DC Untuk

Lapisan Absorber

Sel Surya

Pengembangan

Dan Fabrikasi

Dye Sensitazion

Solar Cell (DSSC)

Berbasis Jahe

Merah Dengan

Metode Spin

Coating Dan

Doctor Blade

Design of Metal

Oxide Based

Electrodes for

Efficient

Photoelectrochemical

Water Splitting

Nama Dr. M. Toifur Prof. Dr.rer.nat. Prof. Dr. Yong Lei

38

Pembimbing/Promotor Agus Rubiyanto

Publikasi ilmiah (6 terakhir dalam bentuk makalah atau buku)

1. Nasori Nasori, Endarko, Endarko, A. Rubiyanto,’ Comparative Study

of p-type CuBi2O4 Films and CuBi2O4 Nanopillars Photocathode for

High Performance Photoelectrochemical Water Splitting’, Journal of

Physics: Conference Series (Online) 2. Ubaidillah Zuhdi, Teguh Herlambang, Nasori Nasori,’ Using

Multiplier Analyses in Analyzing the Roles of Japanese Industrial

Sectors,’ International Journal of Engineering and Advanced

Technology (IJEAT)

3. Nasori Nasori, Dawei Cao, Zhijie Wang, Suminar Pratapa, Agus

Rubiyanto,Yong Lei, ’Space Separation Effect In-Between CuWO4

Nanograin Arrays For Enhances of Photoanode Water Splitting’

(submission, Under Revision, 2019)

4. Nasori Nasori, Tianyi Dai, Xiaohao Jia, Agus Rubiyanto, Dawei Cao,

Shengchun Qu, Zhanguo Wang, Zhijie Wang, and Yong Lei, ‘Realizing

Super-long Cu2O Nanowires Arrays for High-efficient Water Splitting

Applications with a Convenient Approach’, Journal of Semiconductor,

2019, accepted (3042019)

5. Nasori Nasori, Dawei Cao, Zhijie Wang, Suminar Pratapa, Agus

Rubiyanto,Yong Lei,`Space Separation Effect In-Between CuWO4

Nanograin Arrays For Enhances of Photoanode Water Splitting,

`Catalyst B: Enveromental Under review, 2019

6. Nasori Nasori, Endarko Endarko and Agus Rubiyanto

Rubiyanto,`Comparative Study of p-type with the Photocathode

CuBi2O4 Films and CuBi2O4 Nanopillars for Highly Performance

Photoelectrochemical Water Splitting,’AIP CoNFAST Proceding,

2018, (under Review)

7. Ubaidillah Zuhdi, Teguh Herlambang , Nasori Nasori,` Using

Multiplier Analyses in Analyzing the Roles of Japanese Industrial

Sectors, ASIA International Multidisciplinary Conference 2019

8. Nasori Nasori, Dawei Cao (Share first author & equal contribution),

Zhijie Wang, Liaoyong Wen, Rui Xu, Yan Mi, Yong Lei*, ‘Facile

Surface Treatment on Cu2O Photocathodes for Enhancing the

Photoelectrochemical Response’, Applied Catalysis B: Environmental

(impact factor 8.26), 2016, S0926-3373(16)30448-9 DOI:

http://dx.doi.org/doi:10.1016/j.apcatb.2016.06.010

9. Nasori Nasori, Dawei Cao (Share first author & equal contribution),

Zhijie Wang, Yan Mi, Liaoyong Wen, Ying Yang, Shengchun Qu,

39

Zhanguo Wang and Yong Lei*,’ p-Type CuBi2O4: an Easily Accessible

Photocathodic Material for High-Efficiency Water Splitting’, Journal of

Materials Chemistry A (impact factor 8.8), DOI: 10.1039/c6ta01234e,

2016

10. Zhijie Wang, Dawei Cao, Liaoyong Wen, Rui Xu, Manuel Obergfell,

Yan Mi, Zhibing Zhan, Nasori Nasori , Jure Demsar, and Yong Lei*,

‘Manipulation Of Charge Transfer And Transport In Plasmonic-

Ferroelectric Hybrids For Photoelectrochemical Applications’, Nature

Communication (impact factor 11.470), (DOI: 10.1038/ncomms10348),

2016

11. Dawei Cao, Zhijie Wang, Nasori Nasori, Liaoyong Wen, Yan Mi,

Yong Lei*, ‘Switchable Charge-Transfer In The Photoelectrochemical

Energy-Conversion Process Of Ferroelectric BiFeO3 Photoelectrodes’,

Angewandte Chemie International Edition, 2014, 126, 11207-11211

(impact factor 11.261)

Semua data yang saya isikan dan tercantum dalam biodata ini adalah benar

dan dapat dipertanggungjawabkan secara hukum. Apabila di kemudian

hari ternyata dijumpai ketidak-sesuaian dengan kenyataan, saya sanggup

menerima risikonya.

Surabaya, Februari 2020

Dr.rer.nat. Nasori,S.Si., M.Si

NIP: 198131201831065

40

2. Anggota

Nama : Drs. Bachtera Indarto, M.Si.

NIDN : 0004046108

NIP/NIK : 196104041991021001

Tempat dan Tanggal Lahir : Sumenep, 04 April 1961

Jenis Kelamin : v Laki-laki □ Perempuan

Status Perkawinan : v Kawin □ Belum Kawin □ Duda/Janda

Agama : Islam

Golongan / Pangkat : IIIC/ Pembina

Jabatan Fungsional Akademik: Lektor

Perguruan Tinggi : Institut Sepuluh Nopember Surabaya (ITS)

Alamat : Kampus ITS, Jl. Arif Rahman Hakim, Sukolilo

Surabaya

Telp./Faks. : (031)5943351/(031)5943351

Alamat Rumah : Citarum GD-02, Wisma Tropodo

Telp./Faks. : 081-235-78211

Alamat e-mail : [email protected]

Riwayat Pendidikan:

S-1 S-2 S-3

Nama Perguruan

Tinggi

Bidang Ilmu

Tahun Masuk-Lulus

Judul

Skripsi/Tesis/Disertasi

Nama

Pembimbing/Promotor

41

Publikasi :

1. Karakterisasi Pengaruh Temperatur Kalsinasi pada Intensitas Emisi Material

Luminisensi ZnO:Zn, 2019

2. Fabrikasi dan Simulasi Termoelektrik Cooler Menggunakan Material

Semikonduktor Bismuth Telluride (Bi2Te3) dan Software ANSYS, 2019

3. Utilizing the Uniqueness of Blood-seashell (Anadara granosa) as an

Alternative Acoustics Material for a Diffuser Panels, 2017

4. Generator Termoelektrik untuk Pengisian Aki, 2017

5. Rancang Bangun Sistem Pengukuran Resistivitas Geolistrik dengan

menggunakan Sumber Arus Konstan. 2016

6. Penggunaan Cyclone Ventilator sebagai Kincir Angin penggerak Generator,

2016

7. Pengaruh variasi lapisan pelat sejajar terhadap laju produksi HHO pada

generator oxyhydrogen berbasis sel elektrolis, 2015

8. Fabrikasi Lapisan Antirefleksi dengan Bahan Methyl Methacrylate (MMA)

Menggunakan Metode Spin Coating, 2015

9. Pengukuran Ketinggian Permukaan Air Sungai menggunakan Prinsip

Tekanan Berbasis Mikrokontroler ATMega328, 2015

10. Mobile Bagging System sebagai Solusi Pengemasan Hasil Pertanian, 2014

Dengan ini, saya menyatakan bersedia untuk ikut serta dalam Tim Peneliti dengan Tugas dan Waktu yang sesuai seperti diuraikan dalam kolom jadwal perencanaan apabila saya tidak memenuhi kesedian ini, saya bersedia diberhentikan dari keanggotaan Tim Peneliti tersebut.

Surabaya, Februari 2020

Drs. Bachtera Indarto, M.Si.

NIP :196104041991021001

DATA USULAN DAN PENGESAHAN

PROPOSAL DANA LOKAL ITS 2020

1. Judul Penelitian

PEMBUATAN GENERATOR PLAT NANO STRUKTUR SEL ELEKTROLISIS OXYHIDROGEN (HHO) TIPE DRY CELL UNTUK SISTEM MESIN LAS TERINTEGRASI BERBAHAN BAKAR AIR

Skema : PENELITIAN DOKTOR BARU

Bidang Penelitian : Sains Fundamental

Topik Penelitian : Tekonologi Substitusi Bahan Bakar

2. Identitas Pengusul

Ketua Tim

Nama : Dr.rer.nat. Nasori M.Si

NIP : 1981201831065

No Telp/HP : 082132168699

Laboratorium : Laboratorium Fisika Medis dan Biofisika

Departemen/Unit : Departemen Fisika

Fakultas : Fakultas Sains dan Analitika Data

Anggota Tim

NoNama

LengkapAsal Laboratorium Departemen/Unit

Perguruan Tinggi/Instansi

1Dr.rer.nat.

Nasori M.SiLaboratorium Fisika Medis dan Biofisika

Departemen Fisika ITS

2Drs. Bachtera

IndartoLaboratorium Instrumentasi

Departemen Fisika ITS

3. Jumlah Mahasiswa terlibat : 3

4. Sumber dan jumlah dana penelitian yang diusulkan

a. Dana Lokal ITS 2020 : 50.000.000,-

b. Sumber Lain : 0,-

Jumlah : 50.000.000,-

Tanggal Persetujuan

Nama Pimpinan Pemberi

Persetujuan

Jabatan Pemberi Persetujuan

Nama Unit Pemberi

PersetujuanQR-Code

08 Maret 2020

Prof. Dr. Drs Agus Rubiyanto

M.Eng.Sc.

Kepala Pusat Penelitian/Kajian/Unggulan

Iptek

Fundamental Sains

08 Maret 2020

Agus Muhamad Hatta , ST, MSi,

Ph.DDirektur

Direktorat Riset dan Pengabdian

Kepada Masyarakat

Proposal Penelitian Doktor Baru

Documents

Transcript of Proposal Penelitian Doktor Baru