PENGARUH VARIASI LARUTAN ELEKTROLIT TERHADAP PRODUKSI BROWN’S GAS

## Ena Marlina
Teknik Mesin Universitas Islam Malang
Email: ena170376@gmail.com

## ABSTRACT
The need of energy is increasing continuously and the reliance of fossil fuels is very great,  looking  at  condition  te  be  sure  is  needed  a  certain  research  which  focuses  to find  the  altenative.  By  conduction  in  hopefully  the  solution  will  be  found.  By separation of H 2 O (Water) to  be  Hydrogen (H 2 )  dan Oxygen (O 2 ) using  electrolysis chemical reation, this research uses KOH and NaHCO 3 catalist with the percentage of each 0; 1; 2; 3; 4 % as a trigger to compare each other in order to accelerate the H 2 O electrolysis  process.  It  also  uses  SS  306  L  electrode  with  tho  chathode  and  anode number  which  are  Wet  cel.  Overdel,  the  result  in  every  research  the  percentage  of KOH solution has high value because it is a good conductor and the biggets Brown’g gas which is produted is 16,33 ml/s with 231 Watt electric consumtion while if uses NaHCO 3 the  Brown’g gas 12,675 ml/s with 283,08 Watt electric consumtion.
Keywords: Electrolysis, H 2 O, KOH, NaHCO 3, Brown’s gas

## 1. PENDAHULUAN
Sekarang  ini  kebutuhan  energi  semakin  meningkat,  dan  ketergantungan terhadap  energi  fosil  masih  begitu  besar  dan  meningkat  padahal  energi  dari  bahan fosil  berdampak  buruk  bagi  lingkungan  karena  menghasilkan  CO 2, CO,  NO X dan kandungan  logam  berat  dalam  bahan  bakar  seperti  timbal  dan  lain-lain,  karenanya perlu  mencari  alternatif  sumber  energi  baru  yang  mampu  menggantikan  sumber energi fosil. Oleh karena itu sangat diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari, mengoptimalkan  dan  menggunakan  sumber  energi  alternatif/terbarukan.  Hasil penelitian  tersebut  diharapkan  mampu  mengatasi  beberapa  permasalahan  yang berkaitan  dengan  penggunaan  energi  fosil.  Sehingga  dibutuhkan  sebuah  terobosan
untuk  mendapatkan  sumber  energi  terbarukan  yang  dapat  mengambil  peran  sebagai sumber energi yang dapat digunakan oleh masyarakat luas [1] .

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Brown’s  gas merupakan  gas  hasil  dari  proses  pemecahan  air  murni  (H 2 O) dengan  proses  elektrolisis  atau  sering  disebut  gas  HHO.  Gas  yang  dihasilkan  dari proses elektrolisis air tersebut adalah gas hidrogen dan oksigen, dengan komposisi 2 hidrogen dan 1 oksigen (HHO) [2] .
Gas hidrogen merupakan gas paling ringan, sangat mudah terbakar dan dapat menghasilkan  sejumlah  energi.  Gas  hidrogen  dapat  dibuat  dengan  berbagai  cara, antara lain dengan cara elektrolisis air [3] . Elektrolisis merupakan perubahan kimia atau reaksi dekomposisi dalam suatu elektrolit oleh arus listrik. Elektrolit larut dalam pelarut polar dengan terdisosiasi menjadi ion-ion positif ( kation-kation) dan ion-ion negatif  (anion-anion).  Ion  negatif  disebut  anion  karena  melalui  larutan  tertarik  ke muatan  positif  pada  anoda,  sedangkan  ion  posiif  disebut  katoda  karena  melalui larutan akan bergerak menuju muatan negatif pada katoda.
Elektrolisis H 2 O adalah pemecahan unsur air (H 2 O) dengan mengalirkan arus listrik  DC  untuk  penguraikan  air menjadi  gas HHO (Brown’s  gas) karena atom dari air kehilangan elecktronnya sedangkan atom oksigen mendapatkan elektron. Dengan demikian  atom-atom  oksigen  bermuatan  negatif  (O - )  dan  atom  hidrogen  menjadi positif  (H + ).  Atom-atom  HIdrogen  ini  bergabung  menjadi  gas  H 2 dalam  bentuk gelembung-gelembung  dan  melalui  katoda  akan  mengambang  keatas.  Hal  tersebut juga  terjadi  pada  ion  O  yang  kemudian  berkumpul  menjadi  gas  O 2 [4] .    Reaksi  yang terjadi pada proses sebagai berikut:
Anoda : 2 OH -  1 2 O 2 + H 2 O + 2 e -
Katoda  : 2H 2 O + 2e -  H2 + + 2OH -
dan reaksi total: H 2 O  H 2 + 1 2 O 2
Gambar 1.  Skema elektrolisis
Untuk memudahkan reaksi molekul H 2 O dibutuhkan katalis agar reaksi tersebut semakin cepat. Katalis adalah suatu zat  yang mengubah laju reaksi kimia namun zat tersebut  tidak  berubah  diakhir  reaksi,  berdasarkan  definisi  ini  maka  katalis  dapat mempercepat  atau  memperlambat  reaksi  kimia.  Katalis  NaOH  dengan  elektrolisis menggunakan  penyekat  polivinil  asetal  komersial  menghasilkan  kadar  natrium  yang lebih  banyak  di  bandingkan  dengan  elektrolisis  menggunakan  merkuri .[5] .  Penelitian ini  membandingkan  dua  jenis  katalis  yaitu  KOH  dan  NaHCO 3 yang  mempunyai karakteristik  yang  berbeda.  KOH  adalah  basa  kuat  yang  terbuat  dari  logam  alkali kalium yang bernomor atom 19 pada tabel periodik, kegunaannya yang amat penting adalah untuk bateri alkali   yang menggunakan larutan sebagai elektrolit. Sedangkan NaHCO 3 adalah  kelompok  garam  dan  bersifat  alkoloid,  atau  juga  disebut  Natrium bikarbonat. Ketika katalis bereaksi dengan air maka senyawa tersebut berubah:
 Untuk KOH dengan air (Elektrolit Basa)
KOH (s) + H 2 O (l) → K + (aq) + H 2 O (l) + OH - (aq)
 Untuk NaHCO 3 dengan air (elektrolit netral)
NaHCO 3(s) + H 2 O (l) → Na + (aq) + H 2 O (l) + HCO 3 - (aq)
Elektroda  adalah  konduktor  yang  digunakan  untuk  bersentuhan  dengan  bagian atau  media  non  logam  dari  sebuah  sirkuit [6] .  Elektroda  berfungsi  sebagai  pengantar arus  listrik  dari  sumber  tegangan  ke  air  yang  akan  dielektrolisis.  Pada  Elektrolisis yang menggunakan arus DC, kutub positif sebagai anoda dan negatif sebagai katoda.
Parameter-parameter  yang  digunakan  dalam  elektrolisis  H 2 O  antara  lain  sebagai berikut:
a. Hasil  Utama  dari  proses  elektrolisis  H 2 O  adalah  brown’s  gas  (laju  aliran  gas HHO)  yang  dihasilkan  tabung  elektrolizer  maka  secara  aktual  harus  mengetahui volume Gas HHO (Brown’s Gas) dengan persamaan (1).
.........................(1)
Dimana:
VHHO = Laju gas HHO (ml/s)
VgasHHO = Volume gas HHO (ml)
s = Waktu diperlukan  menghasilkan HHO (s)
b. Daya yang di serap dalam proses elektrolisa air dapat diketahui dengan mengalikan tegangan dan kuat arus yang masuk pada proses elektrolisis : P = V . I …………………………………..................(2)
Dimana :
P = Daya generator gas HHO (watt) V = Beda potensial/Voltase (Volt)
I = kuat Arus  (Ampere)
c. Efisiensi Generator HHO adalah merupakan hasil perbandingan dari energi yang digunakan,dan  kegunaannya  ialah  untuk  mengetahuinya  dengan  persamaan berikut:
100%..........(3)
HHO HHO HHO HHO V LHV P      
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa pengaruh dari  KOH (Kalium Hidrosida) dan NaHCO 3 ( Natrium Bikarbonst) sebagai pemicu mempercepat laju reaksi kimia elektrolisis H 2 O menjadi brown’s gas.

## 3. METODE PENELITIAN
Metode  dalam  penelitian  ini  menggunakan  eksperimen  nyata,  yang  mana dengan  menvariasikan  katalisator  KOH  dan  NaHCO 3 dengan  prosentase  masing- masing  0;1;2;3;4%  untuk  membandingkan  sebagai  unsur  pemicu  mempercepat elektrolisis H 2 O. Pada pengujian ini menggunkan elektroda SS 316 L berbentuk pipa Wet Cell .
Variabel  terkontrol  adalah  tegangan  listrik  searah  12  V,  dengan  volume  air elektrolisis  500  ml.  Sedangkan variabel  yang  diamati  adalah  laju  gas  HHO  yang diproduksi  (ml/s),  energi  yang  dikonsumsi  untuk  memproduksi  Brown’s  gas  , efisiensi generator.
Gambar 2.  Instalasi penelitian
Keterangan:
1. Battery charger
2. Voltmeter
3. Amperemeter
4. Elektrolizer
5. Flowmeter
6. Kamera

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 3. adalah  hubungan prosentase massa katalis dengan laju gas (ml/s).
Gambar 3.  Hubungan laju aliran gas HHO dengan prosentase katalis.
Secara  umum  grafik  diatas  menunjukan  semakin  bertambahnya  katalis  produksi gas  semakin  meningkat  terlihat  dari    setiap  titik  prosentase.  Hal  ini  dikarenakan bertambah nya katalis dapat meningkatkan kation dan anion dalam larutan elektrolit, larutan  semakin  baik  menghantarkan  listrik,  energi  listrik  yang  dibutuhkan  juga semakin meningkat sehingga laju aliran gas naik [6] . Larutan KOH (Kalium Hidrosida) lebih  mendominasi  kenaikannya  dibanding  dengan  Larutan  NaHCO 3 (Natrium Bikarbonat)  karena    ion  yang  dihasilkan  banyak,  maka  zat  tersebut  terionisasi
0,0333 7,574 11,3703 13,4166 16,33 0,033 5,138 8,2592 11,38 12,675 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 2 4 6 Laj u gas H H O m l/ s Prosentase % Katalis KOH Katalis NaHCO3
sempurna  sehingga  menghasilkan  gelembung Brown’s  gas yang  terbanyak  di  dapat pada    KOH  4% Brown’s  gas yang  dihasilkan  16,33  ml/s  sedangkan  pada  NaHCO 3 12,675  ml/s    karena    Larutan  KOH  tergolong  larutan  elektrolit  Kuat  baik  sebagai penghantar listrik.
Gambar 4. adalah hubungan prosentase masa katalis dengan konsumsi energi.
Gambar 4. Hubungan Konsumsi daya dengan prosentase katalis
Pada  gambar  grafik  menunjukan  bahwa  larutan  KOH  pada  titik  1% membutuhkan  energi  lebih  banyak  yaitu  291,55  Watt,  setelah  itu  menurunkan sampai  titik  4%.  Berbeda  dengan  NaHCO 3 bahwa  energi  yang  dibutuhkan  naik kemudian  pada  titik  4  menurun.  Fenomena  ini  membuktikan  bahwa  dengan bertambahnya  jumlah  katalis  kenaikan  energi  listrik  tidak  terus-menerus  karena kandungan  katalis  dalam  air  akan  mengakibatkan  larutan  elektrolit  semakin  pekat sehingga pergerakan ion lebih sulit untuk menghantarkan energi listrik. [6] . Diketahui bahwa dengan bertambahnya KOH konsumsi daya semakin menurun karena fungsi dari  katalis  sendiri  pada  proses  elektrolisis  adalah  sebagai  pemicu  mempercepat proses laju reaksi kimia tanpa mengalami perubahan atau terpakai pada reaksi kimia tersebut. Katalis KOH berfungsi mempermudah proses penguraian H 2 O menjadi H 2 dan  O 2 karena  kation  dan  anion  mampu  mempengaruhi  kestabilan  io-ion  lebih
5 291,55 262,5 235,55 231 5 207,339 274,05 285,6 283,08 0 50 100 150 200 250 300 350 0 2 4 6 D ay a Watt Prosentase % Katalis KOH Katalis NaHCO3
mudah  dielektrolisis  karena  terjadi  penurunan  energi,  katalis  tersebut  tidak mengalami perubahan (terpakai) pada proses elektrolisis [1] .
Gambar  5.  adalah  hubungan  prosentase  masa  katalis  dengan  efisiensi generator.
Gambar 5.  Hubungan Efisiensi generator  dengan prosentase katalis
Pada Efisiensi  generator  dengan  menggunakan  katalis  KOH  (Kalium Hidrosida) lebih besar dibandingkan NaHCO 3 (Natrium Bikarbonat) pada prosentase 4%  KOH  didapat  0,046006%  sedangkan  pada  NaHCO 3 menghasilkan  0,029139%. KOH  dapat  mengasilkan  efisiensi  yang  besar  karena  sifat  cairan  elektroilitnya  baik sebagai  penghantar  listrik  dan  juga  dapat  menghemat  energi  listrik  yang  digunakan sebagai proses elektrolisis. Pada sel elektrolisis zat-zat dapat terurai sehingga terjadi perubahan  massa [7] .  Terurainya  zat  tersebut  disebabkan  oleh  energi  listrik  yang diangkut  oleh  ion-ion  yang  bergerak  di  dalam  larutan  elektrolit  dan  karena  adanya daya gerak listrik di dalam sel tersebut. Daya gerak listrik ini merupakan perbedaan potensial  standar  katoda  dan  anoda  yang  di  sebabkan  oleh  perbedaan  konsentrasi larutan elektrolitnya yang berbeda yang dinamakan sel konsentrasi [8] .
Pada  grafik  diatas  menunjukan  bahwa  kenaikan  efisiensi  generator  naik sebanding dengan prosentase kenaikan katalis, kenaikan efisiensi generator.
0,00433 0,0169 0,02818 0,03706 0,046006 0,00429 0,01612 0,019613 0,025931 0,029139 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0 1 2 3 4 5 Efi si e n si Ge n e rato r η Prosentase % Katalis KOH

## 5. KESIMPULAN DAN SARAN
KOH  mempuyai  nilai  yang  lebih  besar  sebagai  katalis  untuk  mempercepat proses  elektrolisis  H 2 O    yaitu  pada  prosentase  4  %  laju  gas  yang  dihasilkan  16,33 ml/s  sedangkan  pada  NaHCO 3 menghasilkan  12,675  ml/s, dikarenakan  KOH termasuk  jenis  senyawa  elektrolit  kuat,  yang  mana  ketika  dilarutkan  dalam  air (H 2 O) terurai  menjadi  ion-ion  sehingga memiliki daya hantar listrik  yang baik  dan ketika proses elektrolisis terjadi larutan KOH cederung lebih panas.
Beberapa  saran  yang  perlu  dilakukan  yaitu  perlu  adanya  penelitian  yang  sama dengan  menggunakan  beberapa  elektroda,  larutan  elektrolit  yang  berbeda  dan  jarak elektroda yang bervariasi.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Laksono,  Dwi,  Satrio  &  Denny  W.  2013.    “Pengaruh  Variasi  Fraksi  Massa NaHCO 3 Terhadap  Produksi  Brown’s  Gas  Pada  Elektroliser”.  Malang: Universitas Brawijaya
[2].    Lowrie,  P.E.W.,  2005.  “Mitzubishi  Cyclon”.  Proceeding  of  Elektrolytic  Gas, USA.
[3].    Isana  SYL.  “Perilaku  sel  elektrolisis        air  dengan  elektroda  stainless  steel”. Prosiding  Seminar  Nasional  Kimia  dan  Pendidikan  Kimia,  Yogyakarta  30 Oktober 2010.
[4].   Kadir, Abdul, Ir, Prof. 1987. “Energi”., Jakarta: Penerbit Unversitas Indonesia.
[5].   Mike Natalia Kristanti & Suprapto. “Larutan Garam Grosok dengan mercuri dan polivinil  Asetal  Komersial  (Kanebo)  Sebagai  Pemisah  Anolit  Katolit  : Perbandingan  Kadar  Natrium”.  Jurnal  Sains  dan  Seni  POMITS  Vol.1.  No.1. (2013) 1-6.
[6].    Marlina,  E.  “Produksi  Brown’s  Gas  Hasil  Elektrolisis  H2O  dengan  katalis NaHCO3”. Rekayasa Mesin Journal Vol.4 No. 1, 2013.
[7].   Sukigawa, S., Umeda, M., “Alpha Bearing Waste Treatment by Elektrochemical Oxidation Technique”. Safewaste (2000).
[8].    Achmad,  H.,  “Elektrokimia  dan  Kinetika”.  PT.  Citra  Aditya  Bakti,  Bandung (1992).