Harman 1 , Ahyar M. 2

## ABSTRACT

## ABSTRAK

## PENDAHULUAN
Meningkatnya jumlah kepemilikan kendaraan bermotor baik berbahan bakar bensin maupun  solar  memicu  dampak  lain  dalam  hal peningkatan  polutan  hasil  pembakaran  bahan bakar  kendaraan.  Tidak  dapat  dihindari  bahwa gas  polutan  (CO,  HC,  NOx)  akan  selalu  ada pada pemakaian kendaraan berbahan bakar fosil
(Nanny  dkk., 2008). Untuk mengurangi  polusi tersebut maka  perbaikan  perlu  dilakukan  pada proses  pembakaran  kendaraan  (Miranti  W., 2010; Harman dkk., 2015)
Pada  kendaraan  sendiri  telah  banyak menggunakan komponen penunjang  guna mengurangi gas polutan tersebut. Selain dengan menggunakan komponen penujang yang umumnya  terdapat  pada  kendaraan  yang

## DESIGN OF HHO GENERATOR TO REDUCE EXHAUST GAS EMISSIONS AND FUEL CONSUMPTION OF NON-INJECTION GASOLINE ENGINE
1,2 Jurusan Teknik Mesin, Akademi Teknik Soroako, Kab. Luwu Timur, Sulawesi Selatan Email: tosaha@yahoo.com
The continuous increase of  fuel  consumption has  caused fossil  fuel  shortages,  rising  its  price tremendously. Transportation activities have the largest contribution to air pollution in the form of exhaust gas compared to other industrial activities. Various methods have been used to reduce the air pollution level as well as reducing fuel  consumptions,  one of  which  is  the  use  of  environmentally  friendly  fuel  gas.  The  fuel  gas is obtained from the electrolysis of water into oxy-hydrogen gas (HHO) as additive in fuel combustion process. The research methodology is  experimental  research which consists of  designing  and  manufacturing of HHO, and field testing. In the planning and manufacturing stages an HHO generator is produced, equipped with an input voltage regulator in order to produce the gas as needed, with shape and size adapted to the available space on the engine room. The  testing  stage was  conducted on  a 1781  cc engine,  2015 Toyota pick  up  truck which included laboratory test and on the road test. The results show that by activating the HHO generator, there is a reduction of CO and HC emissions, and also a reduction in fuel consumption, when compared to the operation of the vehicle at the same load but without HHO generator.

## Keywords: oxy-hydrogen, gasoline engine, exhaust gas emission
Meningkatnya  konsumsi  bahan  bakar  minyak  secara  terus  menerus  menyebabkan  kelangkaan ketersediaan  bahan  fosil  di  alam,  sehingga  harganya  menjadi  mahal.  Kegiatan  transportasi  menyumbangkan polusi udara dari hasil emisi gas buang kendaraan terbesar dibanding kegiatan industri lainnya. Oleh karena itu dilakukan  berbagai  cara  untuk  menurunkan  tingkat  polusi  udara  sekaligus  menurunkan  konsumsi  bahan  bakar minyak.  Salah satunya adalah penggunaan gas bakar ramah lingkungan  yang diperoleh dari elektrolisis air  gas oksihidrogen  (HHO)  sebagai  bahan  tambah  dalam  proses  pembakaran  bahan  bakar.  Metodologi  penelitian  ini adalah  penelitian  eksperimental  yang  terdiri  atas  perancangan  dan  pembuatan  generator  HHO  serta  pengujian lapangan. Pada tahap perancangan dan pembuatan dibuat generator gas HHO yang dilengkapi dengan pengatur tegangan  input  agar  menghasilkan  gas  sesuai  kebutuhan,  dengan  bentuk  dan  ukuran  yang  disesuaikan  dengan tempat  yang  tersedia  pada  ruang  mesin.  Sedangkan  pengujian dilakukan  pada  Mobil  Toyota  Kijang Pick  Up 1781cc pembuatan tahun 2005 yang meliputi uji laboratorium dan uji jalan di jalan raya.  Hasil yang diperoleh bahwa  dengan  mengaktifkan  generator  HHO,  terjadi  penurunan  emisi  CO  dan  HC  serta  penurunan  konsumsi bahan bakar pada beban yang sama, dibandingkan jika kendaraan dioperasikan tanpa generator HHO.
Kata kunci: oksihidrogen, motor bensin, emisi gas buang
Jurnal Dinamika Vokasional Teknik Mesin
https://journal.uny.ac.id/index.php/dynamika/issue/view/1672
10 Jurnal Dinamika Vokasional Teknik Mesin, Volume 4, Nomor 1, April 2019
menerapkan ECU (kendaraan EFI), pengurangan  juga  dapat  dilakukan dengan memperbaiki pembakaran
kendaraan menggunakan  gas  hydrogen  sebagai  bahan tambah pada kendaraan melalui proses elektrolisis  air,  dimana  dengan  memisahkan unsur  air  (H2O)  menjadi  gas  hidrogen  yang mudah  terbakar  dan  gas  oksigen  yang dibutuhkan  dalam  proses  pembakaran  hal  ini dapat  memperbaiki  proses  pembakaran  yang berdampak  pada  pengurangan  gas  polutan  sisa pembakaran pada kendaraan dengan memanfaatkan kedua gas tersebut (Yilmaz dkk., 2010; Kosar dkk., 2011; Sunyoto, 2011).
Penelitian tentang  pemanfaatan  air  yang diekstraksi untuk dimanfaatkan sebagai alternatif  maupun  sebagai  aditif  bahan  bakar yang  bertujuan  untuk  menurunkan emisi  gas buang kendaraan pun telah dilakukan oleh para peneliti  diantaranya:  Ajat  Sudrajat,  salah seorang dosen UNAS-Jakarta telah menemukan alat  penghemat  kendaraan  bermotor  bernama EcoPowerBosster  (EPB).  Dan  setelah  diuji langsung  pada  motor  bensin  (Premium+HHO) ditengarai  dapat menurunkan  emisi  gas  buang sebesar  30%  (Sudrajat  dkk.,  2011).  Harman, juga melakukan pengujian laboratorium tentang Pengaruh  Penambahan  Gas  HHO  terhadap Unjuk  Kerja  Motor  Bensin  Berbahan  Bakar Pertamaks    dengan  menggunakan  sel  basah, hasilnya  bahwa  dengan Penambahan  gas Oksihidrogen  memberikan pengaruh yang positif  terhadap  kinerja  motor  bensin  yang berbahan  bakar  Pertamaks.  Hal  ini  dapat meningkatkan  daya  efektif  mesin  dan  efisiensi thermis,  dan  menurunkan  konsumsi  bahan bakar (Harman dkk, 2015).
Dengan memanfaatkan prinsip elektrolisis air, yang mana proses elektrolisis air ini  sendiri  adalah  proses  pengurian  air  (H2O) menjadi  gas  hidrogen  (H2)  dan  gas  oksigen (O2), sehingga air  dapat  digunakan  sebagai bahan  bakar (Purnomo,  2010;  Saipul,  2015). Dengan  menggunakan  arus  listrik  dari  battrai, dua  molekul  air  bereaksi  dengan  menangkap  2 elektron  pada  katoda yang  terinduksi  menjadi gas (H2) dan ion hidroksida (OH-). Pada kutup
anoda,  dua  molekul  air  lainya  akan  terurai menjadai  gas  oksigen  (O2)  dengan  melepas  4 ion  H+.  Gas  hydrogen  dan  gas  oksigen  yang dihasilkan  oleh  reaksi  pada  katoda  dan  anoda membentuk  gelembung  dan  mengumpul  di sekitar elektroda (Emannuel dkk.; Hasan, 2011, Sunyoto, 2011, Sudrajat dkk., 2011).
Gambar 1. Proses terbentuknya HHO (Sudrajat, 2011)
Dari hasil reaksi maka akan terbentuk gas oxyhydrogen (HHO) dalam senyawa air (H2O) pada wadah elektrolisis.

## Performa Generator HHO
Energi listrik pada baterai aki dipergunkan  untuk  sistem  kelistrikan  di kendaraan (seperti lampu-lampu, sistem pengapian,  klakson,  dan  aksesoris  lainnya). Namun masih ada sisa energi listrik yang dapat dipergunakan  sebagai  sumber  tegangan  untuk generator  oksihidrogen.  Energi  listrik  tersebut jumlahnya terbatas, sehingga generator oksihidrogen  yang  dipasang  pada  kendaraan dayanya  harus  dibatasi.  Oleh  karena  itu  harus diketahui seberapa besar daya yang dibutuhkan oleh  generator  Oksihidrogen.  Perumusan  untuk mencari  daya  yang  dibutuhkan  adalah  sebagai berikut:
................................................(1)
Diketahui bahwa P adalah daya  yang dibutuhkan (watt), E adalah tegangan (volt) dari
baterai  dan  R  adalah  nilai  tahanan  yang dibutuhkan (Ohm) (Harman dkk., 2015).
Untuk mengetahui volume gas oksihidrogen  yang  dihasilkan,  diukur  dengan menggunakan  flowmeter  yang dapat  diperoleh dengan persamaan:
V=30/t...........................................................(2)
Dimana V adalah laju Produksi gas HHO (ml), 30  adalah  jumlah  yang  dihasilkan  diukur dengan  flowmeter  dan  t  adalah  waktu  yang diperlukan untuk menghasilkan gas oksihidrogen (Purnomo, 2010)
Produk  gas  Oksihidrogen  yang  terukur pada  Oksihidrogen  flowmeter  dalam  satuan l/min, dan energi yang berikan untuk memproduksi  gas  Oksihidrogen  adalah  energi listrik  yang  dibutuhkan  untuk  terjadinya  reaksi elektrolisis air dalam satuan watt (J/sec). Maka
untuk menghiting peforma generator Oksihidrogen diturunkan dari persamaan berikut ini:
................(3) Dimana COP adalah performa
generator  oksihidrogen  (%),  m  adalah  laju aliran  massa  gas oksihidrogen  (l/min),    LHV adalah  nilai  kalor  bawah  (kJ/kg)  dan  P  adalah daya yang dibutuhkan generator (watt)
(Purnomo, 2010)

## METODE
Bahan  yang  diperlukan  dalam  pembuatan generator dan tabung perangkap gas HHO ialah resin  fiber  yang  dicetak    dengan  campuran katalis  (cairan  pengeras)  dengan  3  ml  resin dicampur dengan 1 ml katalis (cairan pengeras). Sedangkan  untuk  elektroda  terdiri  dari plate stainless  steel  yang  dibentuk  sesuai  dengan kontur  tabung  diikat  pada  batang  ulir  stainless
steel  yang  dilapisi  teflon  dengan  pemisah  dari ring gasket agar elektroda tidak saling kontak.

## Gambar 2. Disain Generator HHO
Keterangan
1. Tabung pembangkit gas
2. Perangkap gas
3. Tutup atas
4. Tutup Bawah
5. Sel elektroda
6. Batang pengikat sel
7. Penghantar arus
8. Bracket 9. Lubang pemasukan air
10. Konektor selang gas
11. Mur pegikat
12. Baut penghubung kabel
Sistem  pengatur  arus  menggunakan  resistor daya yang dirangkai secara seri dan paralel, dan dilengkapi  dengan  digital  amp-volmeter.  untuk mengetahui konsumsi daya dari generator.
Gambar 3. Skema Rangkaian Pengatur Daya suplai generator
Untuk  bahan  baku  pengurai  gas  HHO yaitu  menggunakan  katalis  bubuk  NaOH dicampur dengan air destilasi dengan perbandingan  campuran  2%  yakni  2  mg  bubuk NaOH  dan  1  liter  air  destilasi.  Alat-alat  yang digunakan  dalam  pembuatan  generator  adalah, mesin-mesin  manufaktur  (Turning,  Milling, Bor)  serta  perkakas  tangan.  Media  uji  kinerja menggunakan  Mobil  Toyota  Kijang  Pick  Up 1781cc  pembuatan  tahun  2005  berbahan  bakar Premium.  Sedangkan  emisi  gas  buang  diukur menggunakan
Emision
Gas
Analyzer QROTECH model QRO-401.
Gambar 4. Emission gas analyzer
Prosedur penelitian ini, mula-mula dilakukan perencanaan Generator Oksihidrogen untuk  menghasilkan  gas  HHO.    Dimensi maksimal  ditentukan  sesuai  dengan  tempat yang  tersedia  pada  ruang  mesin.  Pengujian pertama  dilakukan  dengan  menguji  kinerja generator  secara  langsung  dengan  mengukur konsumsi daya. Karena daya yang tersedia pada kendaraan untuk kebutuhan aksesoris tambahan,  maka  diperlukan  selektor  untuk mengatur  supply  daya  ke  generator.  Sehingga langkah  berikutnya  adalah  merancang  selektor daya  dengan  4  pilihan termasuk  supply langsung.  Pengujian  kedua  dilakukan  dengan menguji  kinerja  generator  dengan  tambahan selektor  daya.  Pengujian  ketiga  adalah  uji kinerja dengan  memasang  generator  pada tempat  yang  direncanakan  untuk  Mobil  Toyota Kijang  Pick  Up  1781cc  (Gambar  7).  Selektor daya  diletakkan  pada  ruang  kemudi  agar  dapat dijangkau  oleh  pengemudi  saat  diperlukan supply  gas  HHO.  Pada  pengujian  ini  tangki bahan  bakar  mobil  dilakukan  modifikasi  agar dapat dilakukan pengukuran penggunaan bahan bakar bensin secara teratur. Medan yang dilalui sesuai  dengan  kondisi  jalan  sebenarnya  di sekitar  wilayah  Sorowako,  Kab.  Luwu  Timur, Propinsi  Sulawesi  selatan.  Terdapat  jalur perbukitan dan jalan rata seperti perkotaan pada umumnya.  Pengujian  ini  juga  merupakan rangkaian pengukuran emisi gas buang kendaraan,  namun  dengan  cara,  kendaraan diangkat  kemudian  dioperasikan  pada  putaran 2500  rpm  (Gambar  9).  Terdapat  mekanisme penahan  roda  agar  torsi  mesin  menjadi  besar. Pengukuran  dilakukan,  baik  dengan  tambahan gas HHO maupun tanpa gas HHO. Diagram alir pengujian tahap ketiga seperti dibawah:
Gambar 5. Flow Chart proses pengujian kinerja generator HHO

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Gambar 6 memperlihatkan
Purwarupa  dari  Unit  Generator  HHO  hasil rancangan  dengan  menyesuaikan  tempat yang  tersedia  pada  ruang  mesin  mobil Kijang.  Spesifikasi  teknis sebagaimana disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Spesifikasi teknis generator HHO Uraian Spesifikasi Suplai gas maksimum 0.95 L Elektroda (anoda-katoda) SS 316L Tegangan dan arus maksimum 8V-50A Katalis (2% volume) NaOH Volume kontainer 1.379 L Dimensi ɸ90 mm x 216 mm Berat  bersih  (tidak  termasuk air) 3.5 kg Gambar 6. Skema pemasangan unit generator HHO Berdasarkan hasil perhitungan dan pengujian  diperoleh  besarnya  konsumsi daya, laju produksi dan  performa  generator oksihidrogen pada variasi selektor 1 sampai dengan 4 seperti pada Tabel 2 berikut:

## Tabel 2. Data perhitungan performa generator HHO
No Selector Arus (Amp) Tegangan (Volt) Daya (watt) Laju Produksi (LPM) COP 1 8.3 2.91 24 0.238 9.67 2 15 2.47 52 0.357 6.73 3 20.1 3.81 77 0.476 6.10 4 50 8 400 0.952 2.34
Gambar 7. Proses pemasangan generator pada Mobil Uji
Gambar 9. Grafik perbandingan konsumsi bahan bakar terhadap jarak
Tabel 3. Perbandingan Emisi Gas Buang
No Parameter Simbol Satuan Generator HHO Tidak aktif Aktif 1 Hidrokarbon HC ppm 257 194 2 Karbonmonoksida CO %vol 2.5 0.05 3 Karbondioksida CO2 %vol 10.0 6.9 4 Oksigen O2 %vol 8.78 10.04
Tabel 2 menunjukan bahwa dengan penambahan  daya  yang  digunakan    pada generator  mengakibatkan  kenaikan  pula pada  produksi  gas  oksihidrogen.  Hal  ini terjadi  karena  sumber  daya  yang  lebih besar dapat menyebabkan proses elektrolisis  air  dapat  berjalan  lebih  cepat, sehingga  produksi  hydrogen  dan  oksigen semakin  besar  pula  hal  ini  pun sesuai dengan  hasil  percobaan  yang  dilakukan oleh  Harman  dkk.  Dari  tabel  yang  sama diperoleh  bahwa  Performa  dari  generator mengalami  penurunan  seiring  dengan penambahan daya. Hal ini dapat dijelaskan berkaitan  dengan  komposisi  larutan  bahan baku  gas  HHO.  Pada  pengujian  ini
digunakan  katalis  2%  dari volume  total sehingga diperoleh  gas  maksimum  0.952 LPM  pada  temperatur  air  70OC  dengan konsumsi  daya  400W.  Kondisi  ini  sangat riskan  karena  temperatur  air  dalam generator  sangat  tinggi  dan  jika  hal  ini berlangsung lama,  maka  peroduksi  gas akan  semakin  berkurang  dan  berubah menjadi  uap  air.  Hal  sebaliknya  jika konsumsi daya dikurangi, akan menurunkan produksi gas namun temperatur air juga semakin turun sehingga campuran uap air dalam gas juga menurun, kemurnian gas HHO semakin baik.
16 Jurnal Dinamika Vokasional Teknik Mesin, Volume 4, Nomor 1, April 2019
Gambar 9 memperlihatkan pengaruh konsumsi bahan bakar pada pengoperasian mobil  bila  menggunakan  tambahan  gas HHO.  Pada  jarak  pendek,  selisih  yang dihasilkan  masih  cukup  kecil,  namun setelah  berlangsung  lama  dan  perjalanan semakin  jauh, maka  akan  lebih  besar selisihnya. Hal ini terjadi karena pada jarak pendek ketika proses pembakaran masih di awal-awal,  proses  pembakaran  belum stabil,  dan  homogenitas  campuran  udara- bahan  bakar  belum  sempurna,  sehingga biasanya konsumsi bahan bakar juga masih tinggi  dalam  menghasilkan  daya.  Pada jarak jauh, ketika proses pembakaran telah berlangsung lama, maka proses pembakaran  juga  semakin  baik,  namun pada  kendaraan-kendaraan  model  lama, akibat sistem pengapian belum sebaik yang model terbaru, maka tetap akan ada bahian bahan  bakar  yang  tidak  terbakar dengan sempurnya.  Namun  dengan  penambahan gas  HHO  yang  memiliki  sifat  mudah terbakar,  maka  akan  menyempurnakan pembakaran  dalam  ruang  bakar  sehingga untuk  menghasilkan  putaran  dan  daya mesin, konsumsi bahan bakar bensin dapat dikurangi.  Demikian halnya dengan Emisi gas  buang  terutama  CO  dan  HC  (tabel  3). Munculnya  kedua  gas  berbahaya  tersebut akibat tidak sempurnanya proses pembakaran  dalam  ruang  bakar  sehingga belum  sempat  teturai,  namun  telah  ikut keluar  bersama  gas  sisa  pembakaran lainnya.  Denga  adanya tambahan  gas HHO,  maka  proses  pembakaran  semakin sempurna dan cepat sehingga pembentukan gas  CO  dan  HC  semakin  kecil  kemudian ikut  keluar  bersama  gas  buang  lainnya. Hasil yang diperoleh diatas sejalan dengan hasil  penelitian  Suyoto  (2011)  maupun Sudrajat dkk. (2011).

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan pembahasan  diatas,  diperoleh  kesimpulan bahwa,  dengan  penambahan  gas  HHO pada proses pembakaran, dapat memperbaiki  proses  pembakaran  yang belum sempurna sehingga konsumsi bahan bakar  dapat dikurangi hingga  25%,  dan emisi gas buang berbahaya dapat dikurangi seperti  CO  dan  HC  dapat  diminimalkan. Sedangkan jumlah perolehan gas HHO dari hasil elektrolisis ditentukan oleh konsumsi daya oleh generator serta komposisi katalis dalam air.

## UCAPAN TERIMAKASIH
Kami  mengucapkan terimakasih kepada semua pihak  yang telah membantu dan  memberikan  sumbangsihnya  terhadap penelitian  ini,  Terutama  kepada  Pimpinan Akademi Teknik Soroako, Pimpinan Laboratorium  Otomotif  Akademi Teknik Soroako,  Laboran,  dan  Mahasiswa  yang telah membantu dalam proses pengambilan data-data  tak  lupa  kepada  Ketua  LPPM Akademi  teknik  Soroako  yang  telah memberikan  dukungan  dana  yang  tidak sedikit.

## DAFTAR RUJUKAN
Emmanuel  Zoulias;  Elli  Varkaraki  et.  al. ___.
A  Review  on Water  Electrolysis,  Centre for  Renewable  Energy  Sources  (CRES), Pikermi, Greece.
Harman,  H.,  Arif,  E.  and  Hasan,  D.,  2015.
Pengaruh Penambahan Gas Oksihidrogen  Terhadap  Unjuk  Kerja Motor Bensin Berbahan Bakar Pertamax.  DINAMIKA – Jurnal  Ilmiah Teknik Mesin, 7(1).
Hasan,  A.,  2011. Aplikasi  Sistem  Fuel Cell Sebagai  Energi  Ramah  Lingkungan  di Sektor  Transportasi  dan  Pembangkit. Jurnal Teknologi Lingkungan, 8(3).
Kosar,  Murat;  Ozdalyan,  Bullent;  Celik,
M.Bahattin.  2011.  The  Usage  of Hydrogen  for Improving  Emissions  and Fuel  Consumption in a  Small  Gasoline Engine. Journal of Thermal Science and
Technology, Turkey.

## Miranti  Wiyandari.  2010. Hubungan  Volume
Kendaraan terhadap Konsentrasi Polutan NOX di Udara. Skripsi Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Lingkungan. Universitas Indonesia,
Jakarta.
Nanny  Kusminingrum;  G.  Gunawan.  2008.
Polusi Udara akibat aktifitas kendaraan bermotor  di  jalan  perkotaan  Jawa  dan Bali,  Puslitbang  Jalan  dan  Jembatan,
Bandung.
Purnomo, Rizki Eko. 2010. Pengujian Performa Generator  HHO  dengan  Air Kemasan  dan  Pengaruhnya  terhadap Engine  Generator  Set  JF154  1500DC. Institut Teknologi 10 Nopember,
Surabaya.
Sudrajat,  Ajat;  Ariffin,  Eddy.  2011.  Manfaat Gas HHO Untuk Kesejahteraan Masyarakat. Paper  Seminar  Nasioanal pada  Konvensi  Nasional  BKM-PII,
Jakarta.
Sunyoto, Abi. 2011. Oxyhidrogen Hasil Proses Elektrolisa  sebagai  Aditif  Bahan  Bakar Motor  Bakar. Paper  Seminar  Nasioanal pada  Konvensi  Nasional  BKM-PII,
Jakarta.
Saipul  Rijal  Juniansyah.  2015. Prototype Hydrogen Fuel Generator Dry Cell Type (Produksi  Gas  Hidrogen Ditinjau  dari Variasi Konsentrasi  Elektrolit  Asam
Klorida dengan Suplai Tegangan Listrik). Laporan  Tugas  Akhir  S1 Terapan, POLITEKNIK

## NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
Yilmaz,  Ali  Can;    Uludamar,  Erinc;  Aydin Kadir.  2010. Effect  of  hydroxy (HHO)
gas  addition  on performance  and exhaust emissions in compression ignition  engines.  International  Journal of
Hydrogen
Energy.ELSEVIER
.