## SIMULASI PENGARUH LUAS PERMUKAAN ELEKTRODA TERHADAP TEGANGAN DAN KONSENTRASI PERMUKAAN ELEKTRODA PADA LEAD ACID REDOX FLOW BATTERY
Silvi Hadila 1 , Ervinka Felindia 1 , Nikita Syaharani 1 , Satria Pamungkas Panji Kumara, Irvan Fajar Hidayah 1 , Gancang Saroja 1 , Kurriawan Budi Pranata 2 , Muhammad Ghufron 1*
1 Jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Brawijaya Jalan Veteran Malang 65145 Indonesia
2 Program Studi Pendidikan Fisika, Universitas Kanjuruhan Malang, Jalan S. Supriadi No. 48, Malang 65148, Indonesia
Email: *mghufron@ub.ac.id

## ABSTRACT
Energy  storage  systems  (ESS)  with  large  storage  capabilities,  easy  made,  and  low  cost  are  in  high demand. Dynamic lead acid battery (DLAB) as a breakthrough design compared conventional lead acid batteries offers a solution to these problems. Two Dimensional (2D) DLAB simulations with surface area variations  of  8  cm 2 ,  12  cm 2 ,  16  cm 2 and  20  cm 2 were  successfully  build  using  the  principle  of  tertiary current distribution and Nerst-Planck Interface. The results for one cycle charge-discharge test showed that the increase in surface area succeeded in increasing the final charging voltage with a value of 2.16 V; 2, 21 V; 2.30 V and 2.32 V and increase the initial discharging voltage by a value of 1.58 V; 1.59 V; 1.60 V and 1.62 V respectively but did not affect the electrode surface concentration. Dynamic lead acid battery has high energy efficiency of 70.6% -71.5%.
Keywords: ESS, Dynamic Lead Acid Battery, Voltage, Surface Concentration, Energy Efficiency.

## PENDAHULUAN
Indonesia  berhasil  menjadi  negara  urutan  ketiga dalam pertumbuhan pasar energi dunia di bawah China dan  India  pada  tahun  2019.  Pertumbuhan  terbesar sumber  energi  listrik  dunia  terletak  pada  sektor  energi terbarukan sebanyak 40% dan untuk pertama kali  lebih besar  dibandingkan  dengan  pertumbuhan  pada  sektor minyak  bumi.  Sementara  itu,  tingkat  konsumsi  energi Indonesia  juga  meningkat  sebanyak  8,91%  yang  mana nilai  ini  naik  0,68%  dibandingkan  tahun  2018  [1]. Pertumbuhan penggunaan energi baru terbarukan (EBT) di  Indonesia  juga  mengalami  kenaikan  terbesar dibandingkan  sektor  lainnya  yakni  sebesar  6,5% pertahun,  hal  ini  membuat  persentase  bauran  energi nasional  untuk  EBT  mencapai  16%  pada  tahun  2020, naik  5%  dari  tahun  2018  [2].  Meskipun  begitu,  hingga tahun  2020  rasio  elektrifikasi  di  seluruh  Indonesia masih  mencapai  99,2  %  dan  Nusa  Tenggara  Timur (NTT)  menjadi  daerah  yang  perlu  menjadi  perhatian pemerintah  karena  memiliki  rasio  elektrifikasi  yang rendah [3].
EBT  merupakan  kumpulan  penyedia  sumber energi  yang  bisa  diperbaharui  dan  menjadi  perhatian banyak  negara  di  dunia  sebagai  salah  satu  sumber energi  dimasa  depan  karena  sifatnya  yang  ramah lingkungan, rendah atau hampir tidak menghasilkan gas karbon. Adapun contoh EBT yang telah dikembangkan di  Indonesia  walaupun  belum  maksimal  adalah  EBT dengan  sumber  seperti  angin,  laut,  sinar  matahari, biogas,  biomassa,  biofuel,  panas  bumi,  hidro  dan sampah kota [4]. Salah satu yang terus dilakukan dalam
beberapa  tahun  terakhir  ini  adalah  penggunaan  sel surya  pada  daerah-daerah  yang  menerima  sinar matahari  cukup  diseluruh  Indonesia  sesuai  dengan target  pemerintah  dimana  pengunaan  sel  surya  bisa mencapai 900 MW [5].
Penggunaan  sel  surya  memang  memiliki banyak keuntungan namun juga memiliki tantangan yang  nyata  diantaranya  ketidakpastian  alam, ketidakstabilan  pengoperasian  dan  permasalahan penyimpanan  energi  [6].  Penyimpanan  energi  sel surya  atau  biasa  dikenal  dengan  istilah Energy Storage  System (ESS)  dapat  berupa  baterai  [7], sistem penyimpanan  energi  (ESS)  hidro  yang dipompa, Gravity
ESS,
ESS magnetik superkonduktor  dan  penyimpanan  energi  udara terkompresi (CAES) [8].
Salah  satu  baterai  yang  dikembangkan  adalah baterai  aliran  redoks  ( Redox  Flow  Battery (RFB)) dimana  baterai  jenis  ini  merupkan  baterai  sekunder yang  bisa  diisi  ulang  dan  memiliki  keunggulan menyimpan  energi  dalam  jumlah  yang  besar  dan mudah  dalam  managemen  perawatan  [9].  Beberapa jenis  model  RFB  yang  bisa  ditemui  saat  ini diantaranya  adalah  baterai  aliran  redoks  berbasis Vanadium  (VRFB)  [10],  Zink-Bromine  [11]  dan asam  timbal  [12]–[14].  Baterai  aliran  redoks  asam timbal  atau  dikenal  juga  dengan  baterai  dinamis asam  timbal  ( Dynamic  Lead  Acid  Battery (DLAB)) memiliki  keuntungan  dibandingkan  baterai  redoks lainnya  yang  dimana  hanya  dibutuhkan  satu elektrolit  dalam  pengoperasiannya  sedangkan  jenis
yang  lain  membutuhkan  dua  buah  elektrolit  dan membran  khusus  yang  hanya  membolehkan  proton lewat.
DLAB menjadi baterai aliran redoks yang banyak diperhitungkan  sejak    karakteristik  DLAB  sel  tunggal dipublikasikan  [15]–[17].  Namun  laporan  mengenai reaksi  di  permukaan  antara  elektroda  dan  elektrolit masih belum banyak ditemui terkait sulitnya mengukur hal  ini  secara  eksperimen.  Reaksi  dipermukaan elektroda  merupakan  reaksi  redoks  antara  spesies  aktif elektrolit  dengan  elektroda  negatif  Pb  dan  elektroda positif PbO 2 [18].
Di  sisi  lain,  simulasi  menjadi  salah  satu  metode yang  banyak  digunakan  untuk  memodelkan  suatu keadaan  yang  kompleks  atau  rumit  untuk  kemudian dicari  solusinya.  Pemodelan  atau  simulasi  memiliki keuntungan  diantaranya  dengan  menggunakan  model yang  benar  maka  kita  bisa  memperoleh  hasil  yang diharapkan,  waktu  yang  relatif  singkat  dan  mudah dikembangkan  sesuai/mendekati  kenyataan  yang  ada. Simulasi biasanya digunakan sebagai kegiatan praeksperimen yang berbiaya mahal atau penyederhaan sistem  yang  rumit  [19],  [20].  Seringkali,  keberhasilan simulasi  divalidasi  dengan  hasil  eksperimen  sebelum dilakukan  analisa  lebih  mendalam  terhadap  variabel- variabel fisis yang digunakan [21].
Pada  penelitian  ini,  dilakukan  simulasi  terkait dengan  pembuatan  model  DLAB  satu  sel  dan memunculkan  karakteristik  baterainya.  Kemudian dilakukan  variasi  luas  permukaan  elektroda  untuk dilakukan  analisa  tentang  variabel  baterai  yang terpengaruh  akibat  perubahan  luas  elektroda  terutama dinamika  tegangan  dan  konsentasi  zat  aktif  dalam sistem baterai. Saat dilakukan pengisian baterai dengan arus  konstan  diharapkan  baterai  akan  menymimpan muatannya  dalam  sel,  lebih  spesifik  lagi  di  dalam elektroda  sehingga  bila  luasan  elektroda  diperbesar maka semakin banyak pula muatan yang bisa tersimpan. Peningkatan  jumlah  muatan  ini  diharapkan  mampu meningkatkan  efisiensi  baterai.    Simulasi  dilakukan dengan  menggunakan  Comsol  Multiphysics  dengan model 2D.

## METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian  dilakukan  dengan  membuat  geometri baterai DLAB seperti keadaan fisisnya pada Gambar 1. Sistem  fisis  baterai  terdiri  dari  3  bagian  yakni  (1)  sel baterai  yang  terdiri  dari  elektroda  positif  (PbO 2 )  dan elektroda  negatif  (Pb)  yang  di  dalamnya  terdapat elektrolit  dari  campuran  air,  asam  metana  sulfonat  dan timbal  metana  sulfonat  yang  akan  menghasilkan  ion aktif H + , Pb 2+ , HSO 4 - saat terjadi disosiasi.
Transport  massa  saat  terjadi  proses  redoks  dapat dijelaskan  dengan  menggunakan  distribusi  arus  tersier ( tertiary current distribution ) dan Nerst-Planck Interface .  Pada  kasus  ini,  mobilisasi  muatan  lebih banyak  disebabkan  oleh  perbedaan  potensial  di  dalam sel  potensial  termasuk  di  dalam  elektrolit,  selain  itu difusi  partikel  karena  perbedaan  konsentrasi  dan konveksi  juga  diperhitungkan  pada  simulasi  seperti tampak pada Persamaan 1.
Ji (x) = -Di 𝜕𝐶𝑖 (𝑥) 𝜕𝑥 - 𝑧𝑖𝐹 𝑅𝑇 𝐷𝑖𝐶𝑖 𝜕∅ (𝑥) 𝜕𝑥 + 𝐶𝑖𝑣(𝑥) (1)
Keterangan persamaan Nerst-Planck Interface :
𝐽 𝑖 (𝑥) :  fluks jenis (mol s -1 cm -2 ) pada jarak x dari permukaan 𝐷 𝑖
: koefisien difusi (cm 2 /s) 𝜕𝐶𝑖(𝑥) 𝜕𝑥 : gradien konsentrasi pada jarak x 𝜕∅(𝑥) 𝜕𝑥 : gradien potensial listrik 𝑧 𝑖 : muatan jenis 𝐶 𝑖
: konsentrasi jenis
𝑣(𝑥) : kecepatan elemen volume larutan yang bergerak di sepanjang sumbu x (m/s)
. Gambar 1. Sistem fisis DLAB terdiri dari pompa yang mengalirkan elektrolit dari tanki elektrolit ke sel baterai.
Potensial listrik pada kedua elektroda diasumsikan tidak bergantung ruang ( space independent )  dan  elektroda  negatif  dibumikan ( ground ).  Pada  elektroda  positif,  potensial  listrik dihitung  untuk  memenuhi  kondisi  rapat  arus  yang ditentukan  oleh  siklus  beban  menggunakan  syarat batas dan batas antarmuka elektrolit-batas elektroda. Kinetika reaksi pada kedua elektroda (dalam bentuk densitas arus listrik) diekspresikan dengan persamaan Buttler-Vormer.
Saat  sistem  baterai  dijalankan,  diasumsikan pompa  akan  mengalirkan  elektrolit  dengn  jenis aliran  fluida  laminar  dikarenakan  dari  segi kekentalan,  elektrolit  memiliki  bilangan  Reynold (Re)  300  Beberapa  parameter  penting  lain  yang dimasukkan  pada  simulasi  dapat  dilihat  pada  Tabel 1.  Proses  pengisian-pengosongan  dilakukan  pada suhu  300K  dan  variasi  luas  elektroda  sebanyak  4 yakni  8  cm 2 (DLAB1),  12  cm 2 (DLAB2),  16  cm 2
(DLAB3)  dan  20  cm 2 (DLAB4).  Densitas  arus  200
A/m 2 ,  jarak  antar  elektroda  12  mm,  volume elektrolit 1500 cc, waktu pengisian dan pengosongan  dibuat  sama  yakni  2  jam  dengan  jeda 60 s dan lebar elektroda 0,01 cm diterapkan sebagai parameter masukan lainnya.

## Tabel 1. Parameter masukan pada simulasi DLAB
Parameter Nilai Keterangan D_PbII 0,7x10 -9 m 2 /s Koefisien difusi ion Pb dielektrolit D_H 9,3x10 -9 m 2 /s Koefisien difusi proton dielektrolit D_HSO 4 1,33x10 -9 m 2 /s Koefisien difusi HSO 4 -
dielektrolit c0_PbII 500 mol/m 3 Konsentrasi ion Pb c0_H 500 mol/m 3 Konsentrasi proton p_out 300 kPa Tekanan outlet U_in 0,023 m/s Kecepatan inlet K0_Pb 2,1x10 -7 m/s Konstanta kelajuan reaksi elektroda negative K0_PbO 2 2,5x10 -7 m/s Konstanta kelajuan reaksi elektroda positif K0f K0bx100000 Konstanta kelajuan reaksi maju PbO K0b 2,5x10 -7 m/s Konstanta kelajuan reaksi mundur PbO

## HASIL DAN PEMBAHASAN Keadaan Fisis Sistem Baterai
Hasil  simulasi  sistem  fisis  menunjukkan  bahwa aliran  fluida  (elektrolit)  berjalan  dengan  baik  seperti tampak pada Gambar 2 yang memperlihatkan distribusi tekanan  (Gambar  2  (a))  dan  kelajuan  alir  elektrolit (Gambar  2(b)).  Tekanan  mengalami  kenaikan  dari  atas ( outlet ) menuju ke bawah ( inlet ) pada range nilai 0,003- 0,128  Pa  pada  Gambar  2(a)  dan  Gambar  2b menunjukkan  aliran  laminar  telah  terjadi  pada  sistem dimana  terlihat  kecepatan  aliran  elektrolit  meningkat dari bagian permukaan elektroda menuju ke tengah dan nilai  kecepatan  elektrolit  dari  bawah  ke  atas  bernilai sama untuk semua ketinggian.
Adanya  perbedaan  tekanan  pada  fluida  sepanjang ketinggiannya  menunjukkan  hukum  fisika  sudah berlaku  dimana  energi  total  yang  dihasilkan  dalam sistem  fisis  konstan  sesuai  dengan  hukum  Bernoulli. Bernoulli  menyatakan  bahwa  jumlah  tekanan,  energi kinetik persatuan volume dan energi potensial persatuan volume  pada  semua  titik  selalu  konstan.  Pada  sistem baterai  ini,  saat  ketinggian  elektrolit  naik  maka  energi potensial  juga  meningkat,  sedangkan  kecepatan  aliran elektrolit  di  bagian inlet hingga outlet memiliki  nilai yang  sama  pada  semua  ketinggian  sebagai  efek  dari aliran  laminar  (Gambar  2  (b)),  maka  tekanan  akan menurun seiring kenaikan ketinggian.

## Karakteristik Baterai DLAB
Gambar  3  menunjukkan  perbandingan  tegangan baterai  yang  didapatkan  dari  simulasi  dan  penelitian sebelumnya  [22]  dimana  dapat  kita  temukan  bahwa terdapat  trend  yang  sama  pada  kedua  baterai  (Gambar 3(a) dan Gambar 3(b)) selama proses charging maupun discharging. Pada proses pengisian, tegangan naik pesat diawal  pengisian  yang  dilanjutkan  kenaikan  lambat setelahnya  hingga  akhir  pengisian.  Sementara  selama fase  istirahat,  tegangan  baterai  nampak  jatuh.  Hal  ini terjadi karena selama fase istirahat sudah tidak ada lagi energi  listrik  yang  diberikan  dan  justru  terjadi  reaksi spontan di dalam  sel baterai. Pada  proses  pengosongan nampak  tegangan  turun  secara  pelan  hingga  akhir.
Perbedan  angka-angka  antara  eksperimen  dan simulasi terjadi karena perbedaan luas elektroda dan karakteristik  instrinsik  elektroda  dan  elektrolit  yang digunakan seperti dijelaskan pada bagian metodologi dan yang terlihat pada Tabel 1.
(a) (b)
Gambar 2 . Grafik 2D distribusi (a) tekanan dan (b) kecepatan terhadap geometri DLAB1 .
(a) (b)
Gambar 3. Tegangan terhadap waktu pada DLAB (a) simulasi dan  (b) penelitian sebelumnya[22].
1.40 1.70 2.00 2.30 0 3000 6000 9000 12000 15000 Tegan gan (Vo lt) Waktu (s) 0 0.5 1 1.5 2 0 2 4 6 8 Teg anga n (V) Waktu (Jam)
Sementara  itu,  selama  pengisian  nampak  sistem baterai  bekerja  dengan  baik  yang  ditunjukkan  dengan densitas  arus  yang  memasuki  kedua  elektroda  selalu sama  dengan  200A/m 2  ( Gambar  4  (a)).  Ketika  proses charging ,  reaksi  oksidasi  pada  elektroda  negatif mengalami densitas arus konstan -200 A/m 2 sebaliknya pada elektroda positif terjadi arus konstan 200 A/m 2 dan hal  sebaliknya  terjadi  saat  proses  pengosongan  baterai dilakukan.  Densitas  arus  positif  terjadi  pada  elektroda negatif  dimana  rekasi  oksidasi  terjadi  dan  sebaliknya densitas  arus  negatif  terjadi  pada  elektroda  positif  saat reaksi  reduksi  berlangsung.  Reaksi  reduksi  ion  Pb 4+ pada elektroda positif membentuk PbSO 4 dan PbO. PbO merupakan  produk  sampingan  yang  bisa  berubah kembali menjadi PbO 2 saat proses pengisian pada siklus kedua dilakukan.
(a) (b)
(c)
Gambar 4. (a) Densitas Arus (b) Konsentrasi Inlet dan (c) Konsentrasi Permukaan
Gambar  4  (b)  menunjukkan  konsentrasi  ion aktif pada inlet selama proses pengisian- pengosongan. Konsentrasi proton (ion H + ) meningkat  dengan  kecepatan  reaksi  dua  kali  lebih banyak  dibandingkan  penurunan  konsentrasi  ion Pb 2+ yang  disebabkan  oleh  jumlah  koefisien  dalam stoikiometri reaksi totalnya berbeda. Penurunan nilai konsentrasi ion Pb 2+ mengindikasikan bahwa selama proses  pengisin  ion  Pb 2+ berubah  menjadi  padatan Pb  dan  PbO 2 .  Hal  sebaliknya  terjadi  saat pengosongan  baterai  dilakukan.  Sementara  itu Gambar  4  (c)  memperlihatkan  jumlah  konsentrasi padatan  PbO 2 dan  PbO  yang  terbentuk  pada elektroda  positif  selama  proses  pengisian  dan pengosongan.  Pada  proses  pengisian,  hanya  PbO 2 saja  yang  terbentuk  sebagai  akibat  reaksi  oksidasi. Sedangkan pada proses reduksi selama pengosongan terjadi  pengurangan  padatan  PbO 2 dan  terjadi pembentukan PbO pada elektroda positif.
Pengaruh  Luas  Elektroda  pada  Tegangan Baterai dan Konsentrasi Permukaan Elektroda
Penyimpanan  muatan  dalam  elektroda  terjadi ketika charging yang  ditandai  dengan  kenaikan tegangan. Tegangan turun akibat muatan keluar dari elektroda ketika discharging. Gambar 5(a) menunjukkan  kenaikan  nilai  tegangan  akibat  dari pertambahan  luas  permukaan  elektroda  selama dilakukan pengisian dan pengosongan. Semakin luas permukaan  yang  digunakan  maka  semakin  besar muatan  yang  mampu  disimpan  dalam  elektroda selama  pengisian.  Peningkatan  jumlah  muatan  ini membuat  disparitas  muatan  menjadi  semakin  besar menyebabkan  tegangannya  naik.  Muatan  yang disimpan  ini  kemudian  dilepas  saat  pengosongan. DLAB4  yang  memiliki  luasan  terbesar  memiliki jumlah  muatan  yang  paling  banyak,  sehingga  saat semua baterai dikosongkan dengan arus yang sama, baterai  DLAB4  memiliki  kecenderungan  tegangan lebih  tinggi yang  diikuti  oleh  DLAB3,  DLAB2  dan DLAB1.
Senyawa  PbO 2 terbentuk  saat  reaksi  oksidasi  pada elektroda  positif.  Saat  dilakukan  proses  sebaliknya, terjadi  reduksi  ion  Pb 4+ menjadi  Pb 2+ menjadi  PbO dan  PbSO 4 yang  bagian  kedua  ini  terdapat  pada elektrolit  sedangkan  bagian  pertama  terbentuk  pada elektroda  positif.  Jumlah  reaksi  dipengaruhi  oleh konstanta  laju  reaksi  dan  pengunaan  arus  listrik sehingga  nampak  pada  Gambar  5(b)  penambahan luas  elektroda  (DLAB1,  DLAB2,  DLAB3,  dan DLAB4)  tidak  banyak  mempengaruhi  konsentrasi permukaan  elektroda.  Trend  grafik  menunjukkan tidak  ada  perbedaan  yang  yang  menonjol  pada konsentrasi  permukaan  PbO  maupun  PbO 2 bahkan cenderung tumpeng tindih satu dengan yang lainnya.
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 0 5000 10000 15000 Densi ta s Arus ( A/m 2 ) Waktu (s) PbO Pb PbO2 400 450 500 550 600 650 700 0 5000 10000 15000 K o ns ent ra si In let
(m o l/m 3 ) Waktu (s) Ion Pb2+ Ion H+ (proton) 0 20000 40000 60000 80000 0 5000
10000 15000
K o ns ent ra si P er m uk a a n (m o l/m 2 ) Waktu (s) PbO2 DLAB1 PbO DLAB1
(a)
Gambar 5. Pengaruh luas permukaan terhadap karakteristik (a) tegangan dan (b) konsentrasi permukaan elektroda.

## Efisiensi Energi DLAB
Perhitungan  efisiensi  didasarkan  pada  nilai tegangan  tengah  ketika charging dan  tegangan  tengah ketika discharging [23]. 𝐸 𝑐 = 𝑉 𝑐 𝐼 𝑐 𝑇 𝑐 (2)
𝐸 𝑑 = 𝑉 𝑑 𝐼 𝑑 𝑇 𝑑 (3)
𝐸𝑓𝑓 = 𝐸𝑑 𝐸𝑐 𝑥100% (4)
Keterangan : E c
: densitas energi pengisian (J/m 2 ), E d : densitas energi pengosongan (J/m 2 ) V c
: tegangan tengah pengisian (V)
V d : tegangan tengah pengosongan (V) Ic
: densitas arus listrik pengisian (A/m 2 ) I d : densitas arus listrik pengosongan (A/m 2 ) T c : durasi pengisian (s) T d
: durasi pengosongan(s)
E ff : efisiensi energi (%).
Pengisian  dan  pengosongan pada  semua  variasi DLAB dilakukan  selama 7200  s.  Tabel  2 menunjukkan bahwa energi  pengisian  dan  energi  pengosongan  baterai semakin  besar  dengan  naiknya  luas  permukaan  yang digunakan  hal  ini  berasosiasi  langsung dengan  naiknya tegangan.  Namun  bila  dilakukan  perbandingan  antara
energi discharging terhadap  energi charging diperoleh  grafik  efisiensi  energi  listrik  ( E ff )  seperti pada Gambar 6. Efisiensi energi baterai berkisar dari 71.5  %  -  70,6  %  dimana  semakin  besar  luas permukaan  elektroda  menghasilkan  nilai  efisiensi yang semakin kecil.
Tabel 2.  Perhitungan Energi Listrik Ketika Charge-
Discharge pada DLAB
Baterai V t (V) I (mA/m 2 ) t(s) E (J/m 2 ) Charging DLAB1 2,14 200 7200 3081,6 DLAB2 2,17 200 7200 3124,8 DLAB3 2,20 200 7200 3168,0 DLAB4 2,21 200 7200 3182,4 Disharging DLAB1 1,53 200 7200 2203,3 DLAB2 1,55 200 7200 2232,0 DLAB3 1,56 200 7200 2246,4 DLAB4 1,56 200 7200 2246,4 Hal ini terjadi karena penggunaan pengosongan  pada  simulasi  tidak  dilakukan  hingga kapasitas  baterai  benar-benar  habis.  Pembatasan durasi  pengosongan  selama  2  jam  membuat  baterai dengan  luasan  terbesar  menyisakan  lebih  banyak muatan  seperti  tampak  pada  grafik  tegangan (Gambar 5a) dimana drop voltage belum terjadi.
Gambar 6 Efisiensi baterai DLAB dengan berbagai macam variasi luas permukaan

## KESIMPULAN
Simulasi  2D Dynamic  Lead  Acid  Battery (DLAB)  berhasil  dilakukan  dengan  menggunakan software Comsol  Multiphysics  dengan  variasi  luas permukaan  elektroda.  Hasil  simulasi  menunjukkan bahwa  bertambahnya  luas  permukaan  elektroda meningkatkan  jumlah  muatan  yang  disimpan  di dalam sel dengan indikasi naiknya tegangan sel pada seluruh  variasi  luas  permukaan.  Sementara  itu, konsentrasi  permukaan  elektroda  tidak  tampak terpengaruh  oleh  perbedaan  luas  permukaan dikarenakan jumlah konsentrasi ini dipengaruhi oleh laju reaksi kimia yang terjadi. Efisiensi baterai yang dihasilkan  terbilang  baik  dengan  range  70,6%  - 71,5% walaupun terdapat tren penurunan konsentrasi  dengan  bertambahnya  luas  permukaan elektroda.
1.40 1.90 2.40 0 3000 6000 9000 12000 15000 Tegan gan (Vo lt) Waktu (s) DLAB1 DLAB2 DLAB3 DLAB4 0 15000 30000 45000 60000 75000 0 5000 10000 15000 K o n sen tr asi Pe rm u kaan (m o l/ m 2 ) Waktu (s)
PbO2 DLAB1 PbO DLAB1 PbO2 DLAB2 PbO DLAB2 PbO2 DLAB3 PbO DLAB3 71.5 71.4 70.9 70.6 70 70.5 71 71.5 72 Efi si e n si E n e rg i (% ) DLAB1 DLAB2 DLAB3 DLAB4

## SARAN
Perlu  dilakukan  simulasi  pengisian  baterai  hingga penuh  dan  pengosongan  baterai  hingga  benar-benar kosong  untuk  mengetahui  nilai  efisiensi  baterai  secara lebih detail.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Looney, B. 2020, BP Statistical Review of World Energy  globally  consistent  data  on  world  energy markets , 69 th Edition, BP p.l.c., London.
[2] Badan  Pengkajian  dan  Penerapan  Teknologi (BPPT). (2020). Indonesia Energy Outlook 2020 - Special  Edition  Dampak  Pandemi  COVID-19 terhadap Sektor Energi di Indonesia.
[3] CNN  Indonesia.  (2021,  8  Januari). Rasio
Elektrifikasi  Capai  99,2  Persen  pada  2020 . Diakses pada 1 Mei 2021, dari https://www.cnnindonesia.com/ekonomi/2021010 7165757-85-590833/rasio-elektrifikasi-capai-992- persen-pada-2020.
[4]  Badan  Pengkajian  dan  Penerapan  Teknologi (BPPT).  (2019). Indonesia  Energy  Outlook  2019: The  Impact  of  Increased  Utilization  of  New  and Renewable Energy on the National Economy .
[5] Kementerian  ESDM.  (2021,  4  April).  3  Tahun Kinerja  Sektor  ESDM:  Lampu  Surya  Hemat Energi,  Melistriki  Desa  Belum  Berlistrik.  April, 1–5.Diakses pada 1 Mei 2021, dari https://www.esdm.go.id/id/media-center/arsip- berita/3-tahun-kinerja-sektor-esdm-lampu-surya- hemat-energi-melistriki-desa-belum-berlistrik.
[6] Cheng, S., Zhao, G., Gao, M., Shi, Y., Huang, M., &  Marefati,  M.  (2021).  A  new  hybrid  solar photovoltaic/ phosphoric acid fuel cell and energy storage  system;  Energy  and  Exergy  performance. International  Journal  of  Hydrogen  Energy , 46 (11), 8048–8066.
[7] Meng,  Q.,  Liu,  T.,  Su,  C.,  Niu,  H.,  Hou,  Z.,  & Ghadimi, N. (2020). A Single-Phase Transformer- Less  Grid-Tied  Inverter  Based  on  Switched Capacitor for PV Application. Journal of Control, Automation  and  Electrical  Systems , 31 (1),  257– 270.
[8] Kong,  L.,  Yu,  J.,  &  Cai,  G.  (2019).  Modeling, control  and  simulation  of  a  photovoltaic /hydrogen/ supercapacitor hybrid
power generation system for grid-connected
applications. International  Journal  of  Hydrogen Energy , 44 (46), 25129–25144.
[9] Reynard,  D.,  Dennison,  C.  R.,  Battistel,  A.,  & Girault, H. H. (2018). Efficiency improvement of an all-vanadium redox flow battery by harvesting low-grade  heat. Journal  of  Power  Sources , 390 , 30–37.
[10]  Zhang,  Z.  H.,  Wei,  L.,  Wu,  M.  C.,  Bai,  B.  F.,  & Zhao, T. S. (2021). Chloride ions as an electrolyte additive  for  high  performance  vanadium  redox flow batteries. Applied Energy , 289 .
[11]  Xu,  Z.,  Fan,  Q.,  Li,  Y.,  Wang,  J.,  &  Lund,  P.  D. (2020). Review of zinc dendrite formation in zinc bromine  redox  flow  battery. Renewable  and Sustainable Energy Reviews , 127 (2), 109838.
[12]  Pletcher,  D.,  &  Wills,  R.  (2005).  A  novel  flow
battery  -  A  lead  acid  battery  based  on  an electrolyte  with  soluble  lead(II):  III.  The influence of conditions on battery performance. Journal  of  Power  Sources , 149 (1–2), 96–102.
[13]  Ghufron,  M.,  Istiroyah,  Perwita,  C.  A., Masruroh,  Khairati,  N.,  Ramadhan,  F.  R., Setiawan,  Y.  E.,  &  Pranata,  K.  B.  (2020). Influence of electrolyte concentration on static and  dynamic  Lead-Acid  battery. Journal  of Physics: Conference Series , 1595 (1), 0–8.
[14]  Ghufron, M., Setiawan, Y. E., Perwita, C. A., Khairati,  N.,  Susilo,  R.  D.,  Amirullah,  A.  A., &  Pranata,  K.  B.  (2018).  Relationship Between  Current  Discharge  to  Static    and
Dynamic  Lead  Acid  Battery  Performance. International Journal of Engineering Technology  and  Scientific  Innovation .  3  (6) 250-257.
[15]  Pletcher, D., & Wills, R. (2005). A novel flow battery  -  A  lead  acid  battery  based  on  an electrolyte  with  soluble  lead(II):  III.  The influence of conditions on battery performance. Journal  of  Power  Sources , 149(1–2), 96–102.
[16]  Hazza, A., Pletcher, D., & Wills, R. (2005). A novel flow battery - A lead acid battery based on an electrolyte with soluble lead(II): IV. The influence  of  additives. Journal  of  Power Sources , 149 (1–2), 103–111.
[17]  Pletcher, D., Zhou, H., Kear, G., Low, C. T. J., Walsh,  F.  C.,  &  Wills,  R.  G.  A.  (2008).  A novel  flow  battery-A  lead-acid  battery  based on an electrolyte with soluble lead(II). Part VI. Studies of the lead dioxide positive electrode. Journal of Power Sources , 180 (1), 630–634.
[18]  Nandanwar, M. N., Kumar, K. S., Srinivas, S. S.,  &  Dinesh,  D.  M.  (2020).  Pump-less,  free- convection-driven redox flow batteries: Modelling,  simulation,  and  experimental demonstration for the soluble lead redox flow battery. Journal of Power Sources , 454 .
[19]  Barkah,  R.  D.  (2019).  Simulasi  Charge Discharge  Model  Baterai  Lead  Acid. Jurnal Ilmu Dan Inovasi Fisika , 3 (2), 128–134.
[20]  Khairati,  N.,  Ghufron,  M.,  &  Pranata,  K.  B. (2018).  Optimasi  Kapasitas  Baterai  Dinamis Asam Timbal (Redox Flow Battery). SMARTICS Journal , 4 (2), 44–48.
[21]  Yunata,  E.  E.,  &  Ghufron,  M.  (2019).  The study  of  plasma  parameter  and  the  effect  of experiment  set  up  modification  by  using modelling  software. Malaysian  Journal  of Science , 38 (3), 1–9.
[22]  León,  C.  P.,  Frías-Ferrer,  A.,  González- García,  J.,  Szánto,  D.  A.,  &  Walsh,  F.  C. (2006).  Redox  flow  cells  for  energy conversion. Journal of Power Sources , 160 (1), 716–732.
[23]  Masters,  G.  M.  (2013). Renewable  and Efficient . John Wiley & Sons.