## Pemanfaatan Elektrolit Air Laut Sebagai Sumber Energi Listrik Baterai
Dengan Elektroda Tembaga – Aluminium
Zuffa Anisa 1* , Dyah Setyaningrum 2 *e-mail: zuffa.anisa@gmail.com
1,2 Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Teknik, Universitas Bojonegoro

## ABSTRACT
Electrical energy demand is increasing from time  of time. Most sources them come  from  petroleum,  natural  gas,  and  coal,  which  are  depleting,  non- renewable, and produce carbon emissions that can cause the greenhouse effect. More than seventy percent of Indonesia's territory is ocean. Natural resources (SDA) in the form of sea water and beach sand are of course very abundant. As far as researchers know, there has been no research on making battery cells by using natural resources directly. Most battery research is still in the early study stages  such  as  extraction  and  testing  of  basic  materials,  so  that  almost  all research on batteries costs a lot of money. In addition, the method used is not simple, and the results have a low level of preparedness. Because of this this research is very important, because it uses a simple assembly method which of course saves time as well as costs, as well as results and a more advanced level of preparedness. The battery arrangement consists of [Cathode || Electrolyte + Microporous Separator || Anode]. The seawater-salt water battery cell that was made succeeded in turning on an LED lamp or a household light bulb, with a generated current of 13.56mA. The voltage produced by a battery cell is 1.31 V, while the series voltage for 2-3 batteries is 2.55 V and 3.6 V respectively.
Keywords : battery, seawater, salt water, electrolyte, microporous separator

## ABSTRAK
Kebutuhan  energi  listrik  semakin  meningkan  dari  waktu  ke  waktu.  Kebanyakan sumber  energi  listrik  berasal  dari  minyak  bumi,  gas  alam,  dan  batubara  yang jumlahnya  semakin  menipis,  tidak  dapat  diperbaharui,  serta  menghasilkan  emisi karbon  yang  dapat  menyebabkan  efek  rumah  kaca.  Lebih  dari  tujuh  puluh  persen wilayah Indonesia berupa lautan. Sumber daya alam (SDA) berupa air laut dan pasir pantai tentu sangatlah melimpah. Sejauh peneliti ketahui penelitian tentang pembuatan sel  baterai  dengan  pemanfaatan  SDA  secara  langsung  belum  ada.  Kebanyakan penelitian  baterai  masih  pada  tahapan  studi  awal  seperti  ekstraksi  dan  pengujian material  dasar,  sehingga  hampir  seluruh  penelitian  tentang  baterai  menghabiskan banyak  biaya.  Selain  itu  metode  yang  digunakan  tidaklah  sederhana,  dan  hasil  yang memiliki  tingkat  kesiapterapan  yang  masih  rendah.  Oleh  karena  ini  penelitian  ini sangatlah  penting,  karena  menggunakan  metode  perakitan  sederhana  yang  tentunya hemat waktu sekaligus hemat biaya, serta dengan hasil dan tingkat kesiapterapan yang lebih  maju.  Susunan  baterai  yang  dibuat  terdiri  dari  [Katode  ||  Elektrolit  + Microporous  Separator  ||  Anode].  Sel  baterai  air  laut-air  garam  yang  dibuat  berhasil menyalakan  lampu  LED  maupun  bohla  lampu  rumahan,  dengan  besar  arus  yang dihasilkan  13,56mA.  Tegangan  yang  dihasilkan  sebuah  sel  baterai  sebesar  1,31  V, sedangkan tegangan seri 2-3 baterai berturut turut adalah 2,55 V dan 3,6 V.
Kata Kunci: baterai, air laut, air garam, elektrolit, microphorous separator

## PENDAHULUAN
Peningkatan  kebutuhan  sumber energi  semakin  bertambah,  seiring dengan  pesatnya  pembangunan,  baik  di sektor industri,  ekonomi, maupun penduduk.  Salah  satu  pemanfaatan sumber  energi  dari  minyak  bumi  adalah solar. Asumsi paling ekstrim menyebutkan bahwa ketersediaan minyak bumi  yang  dipakai  terus  menerus  hanya dapat  bertahan  200  tahun  ke  depan. Sedangkan konsumsi per harinya, saat ini telah mencapai 460 barel atau 73,14 juta per hari (Fariya & Rejeki, 2015).
Salah  satu  alat  transportasi  yang memanfaatkan  bahan  bakar  solar  adalah kapal  para  nelayan.  Permasalahan  yang dihadapi  para  nelayan  selain  terbatasnya keberadaan  solar  yang  menyebabkan tingginya harga (Halil, 2019), juga karena bahan  bakar  solar  yang  digunakan  pada generator  set  dapat  menimbulkan  emisi gas  karbon.  Parameter  utama  dari  emisi ini  antara  lain
dan partikulat  debu.  Gas
merupakan  pencemar  dengan  prosentase yang  cukup  besar.  Efek terhadap kesehatan  adalah  mempunyai  daya  ikat yang  tinggi  terhadap  Hb  dalam  aliran darah  sehingga  menghalangi  masuknya dalam  darah.  Sedangkan  untuk konsentrasi  gas yang  tinggi  dapat
menyebabkan  gangguan  sistem  saraf yang mengakibatkan kejang-kejang (Fariya & Rejeki, 2015). Pemerintah telah berupaya mendorong untuk
mengurangi ketergantungan  terhadap  penggunaan bahan  bakar  minyak  dan  meningkatkan pemanfaatan  sumber  energi  alternatif terbarukan  (Halil,  2019).  Salah  satu sumber  daya  energi  alternatif  terbarukan di Indonesia yang dapat digunakan adalah air  laut.  Indonesia  memiliki  lautan  yang luas sekitar 3.273.810 km². Air laut dapat menjadi  sumber  energi  karena  memiliki campuran  96,5%  air  murni  dan  3,5% material  garam  murni  (Adriani,  2020). Pada  dasarnya,  air  laut  mengandung
senyawa NaCl yang tinggi dan oleh H ₂ O diuraikan  menjadi  Na⁺  dan  Clˉ. Timbulnya arus listrik oleh muatan bebas tersebut  dapat  dipakai  sebagai  sumber energi  listrik  yang  murah,  ramah lingkungan,  dan  berkelanjutan  dengan menggunakan metode sel elektrokimia.
Pada  sel  elektrokimia,  selain terdapat  larutan  elektrolit  juga  terdapat katoda  dan  anoda.  Dimana  fungsi  dari katoda  dan  anoda  inilah  sebagai  tempat terjadinya  reaksi  oksidasi  dan  reduksi (Anisa  &  Zainuri,  2020).  Selain  itu  juga sebagai  penghantar  energi  listrik  yang dihasilkan  garam  dan  air  melalui  reaksi kimia.
Berdasarkan  paparan  di  atas,  maka penulis melakukan uji coba Pemanfaatan Elektrolit  Air  Laut  sebagai  Sumber Energi  Listrik  Alternatif  (Anisa  et  al., 2021)  dengan  Elektroda  Plat  Tembaga dan Zink. Diharapkan hasil penelitian ini dapat  digunakan  sebagai  sumber  energi listrik  alternatif  bagi  para  nelayan  dan dapat mengurangi ketergantungan terhadap  energi  listrik  dan  BBM  yang tidak dapat diperbaharui.

## BAHAN DAN METODE
a. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian  dilaksanakan  pada  bulan
Mei  sampai  Agustus  2022  bertempat  di laboratorium  Fakultas  Sains  dan  Teknik Universitas Bojonegoro. Adapun rangkaian  kegiatannya  adalah  dengan membuat  alat  untuk  uji  coba  dengan menggunakan  air  laut  sebagai  sumber elektrolitnya.
b. Alat dan Bahan Alat yang digunakan pada penelitian  ini  adalah  amperemeter, voltmeter,  lem,  gunting,  tang  set,  gelas ukur, dan botol semprot.
Sedangkan  bahan  yang  dipakai adalah  air  laut,  garam  dapur,  aquades, plat  tembaga  dan  plat  zink,  konektor kabel penjepit, lampu LED.
c. Prosedur Penelitian
Penelitian tentang pembuatan
baterai  ini  difokuskan  pada  pembuatan elektrolit  dan  microphorous  separator yang  bahan-bahannya  berasal  dari  bahan alam  yang  mudah  didapatkan  yakni  dari garam  dapur  dan  air  laut  yang  murah serta  mudah  didapatkan.  Selain  itu  juga dilakukan  pembuatan  lampu  modifikasi sehingga dapat dirakit menjadi sebuat set alat  yang  dapat  digunakan  oleh  (para nelayan).
Adapun tahap pelaksanaannya
adalah,
1.  Sintesis  elektrolit  dan  microporous separator
Elektrolit  yang  digunakan  dalam penelitian  ini  berasal  dari  elektrolit  yang dibuat  dari  garam  dapur  :  air  dengan perbandingan  1  gram  :  4  ml.  Selain  itu, digunakan  juga  elektrolit  dari  air  laut. Microporous  separator  yang  dibuat berfungsi untuk menghalangi arus pendek antara  anode  dan  katode,  namum  masih memungkinkan  terjadinya  transfer  ion (ion exchange) .
2. Perakitan sel baterai
Perakitan    sel  baterai  dilakukan dalam  di  dalam  glove  box  dengan susunan:  [Katode  ||  Elektrolit  + Microporous Separator || Anode].
Kemudian packing baterai.
3.  Uji  Kelistrikan  dan  Uji  Performa (Nyala Lampu)
Cyclic  Voltammetry  (CV):  untuk mengukur  terjadinya  reaksi  redoks, kinetika  dari  transfer  elektron,  dan kemampuan reversibilitas baterai.
Charge/Discharge  Capacity  (C/D): untuk  mengukur  arus  akibat  perubahan tegangan dari pemberian arus konstan.
Electrochemical Impedance
Spectroscopy  EIS:  untuk  menguji  sifat konduktivitas elektrokimia baterai.
4. Pembuatan bola lampu led modifikasi.
5.  Perakitan  sel  baterai  baterai  dengan bola lampu LED.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Sel  baterai  dengan  elektrolit  air garam  berhasil  dibuat  dengan  bahan- bahan  dan  metode  yang  sederhana. Dalam eksperimen ini digunakan electrode  Cu  sebagai  katode  dan  Al sebagai Anode. Sedangkan microphorous separator dan elektrolit dibuat dari bahan alam  yang  ada  disekitar  yakni  pasir pantai  dan  air  garam-air  laut.  Sel  baterai dengan  elektrolit  air  garam-air  laut berhasil  meyalakan  lampu,  baik  lampu LED maupun bola Lampu rumahan yang sudah dimodifikasi (Gambar 3, 4).
Hasil  eksperiment,  satu  buah  sel baterai dengan electrode Cu-Al dihasilkan  tegangan  sebesar  1,31  V (Gambar 1a). Hal ini sudah sangat sesuai dengan  dengan  teori  yang  yang menyatakan  bahwa  nilai  potensial electrode  standar  Cu 2+ adalah  sebesar +0,34 V, Al 3+ sebesar – 1,66
V(McCafferty,  2007).  Sehingga  jika digabungkan  potensial  Cu-Al  akan dihasilkan  beda  potensial  secara  teori adalah  sebesar  1,32  V.  Potensial  baterai hasil  eksperimen  ini  nilainya  sedikit dibawah  dari  nilai  teori,  hal  ini menunjukkan  bahwa  sel  baterai  yang dihasilkan  dari  eksperimen  ini  cukup berhasil  dengan  baik  dan  menunjukkan hasil yang maksimal.
Dua  sel  baterai  elektrolit  air garam-laut  yang  dirangkai  secara  seri menghasilkan nilai tegangan sebesar 2,55 V  (Gambar  1b),  tiga  sel  baterai  yang dirangkai  secara  seri  menghasilkan  nilai tegangan  sebesar  3,6  V  (Gambar  1c). Sesuai dengan teori jika sumber potensial (baterai) dirangkai secara seri, maka nilai tegangan total baterai yang dirangkai seri tersebut  adalah  sebesar  V S dengan  nilai V S = V 1 +V 2 +V 3 + … +V n . Jika V 1 =V 2 =V 3 =V n ,  maka  V S =n.V.  Hasil rangkaian  seri  sel  baterai  terlihat  bahwa nilai  baterai  yang  dihasilkan  ketika dirangkai  seri  sudah  mendekati  dengan nilai teori yakni V S = n.V = 3,6 V.
(a)
(b)
(c)
Gambar 1. a) Besar Tegangan 1 baterai,
b) seri 2 baterai, c), seri 3 baterai Namun terdapat sedikit penurunan nilai  tegangan,  hal  ini  bisa  disebabkan
karena  penggunaan  kawat  konduktor yang  digunakan  untuk  menghubungkan sel  baterai  satu  dengan  sel  baterai  lain ketika  baterai  dirangkai  secara  seri. Tentunya  kabel  penghubung  ini  adalah beban  tersendiri  yang  meiliki  hambatan sebesar  R=  pl/A.  Dengan  kecepatan reaksi  sel  eletrokimia  yang  tetap,  yang menghasilkan arus I, maka semakin besar R akibat penggunaaan kawat penghubung antar  sel  baterai,  maka  V  ketika dirangkaikan  secara  seri  memiliki  nilai yang  lebih  kecil  dari  teori.  Selain  itu panjang  kawat  konduktor  penghubung yang  digunakan  berbeda-beda  ketika pengukuran  performabaterai  I  dan  V, juga  turut  mempengaruhi  besar  I  dan  V yang dihasilkan.
(a)
(b)
(c) Gambar 2.a) Besar Arus 1 baterai, b) seri
2 baterai, c), seri 3 baterai
Pengukuran  arus  untuk  satu  sel baterai  dilakukan  secara  acak  dari beberapa  sel  baterai  yang  berhasill dibuat.  Pengukuran  arus  juga  dilakukan untuk  2  dan  3  sel  baterai  yang  dirangkai secara  seri.  Besar  arus  yang  dihasilkan dari 1 hingga 3 sel baterai yang dirangkai secara  seri  secara  berurutan  adalah sebesar  8,78  mA,  10,96mA,  dan  13,56 mA.  Besar  arus  yang  dihasilkan  nilainya berbeda-beda.  Hal  ini  disebabkan  karena beberapa  factor  variable  yang  sulit dikontrol. Variable-variabel yang mempengaruhi  besar  arus  antara  lain, jenis  elektrolit  serta  jumlah,  luas penampang  electrode,  serta  Panjang  dan luas  kawat  konduktor/  penghubung(Boz et al., 2021; Fricke et al., 1993).
Perbedaan jumlah kandungan elektrolit yang terdapat dalam microphorous  separator  sel  baterai menyebabkan jumlah arus yang dihasilkan berbeda. Hal ini sesuai dengan hasil  eksperimen  yang  dilakukan    oleh peneliti  bahwa  jika  elektrolit  yang diberikan  kurang  maka  lampu  menyala redup.  Jika  elektrolit  ditambahkan  maka lampu akan menyala lebih terang, hal ini menunjukkan  banyak  electron  yang dihasilkan  oleh  mekanisme  elektrokimia sel  baterai.  Akan  tetapi  jika  elektrolit yang  diberikan  terlalu  banyak  maka lampu  menjadi  redup  dan  bahkan  mati karena  terjadi  short  contact  antara  anode dan  katode  karena  terlalu  banyak
elektrolit  yang  diberikan.  Hal  ini  sesuai dengan  rumusan  jumlah  muatan    atau arus  yang  dihasilkan  Q=nE.  Selain  itu jenis  elektrolit  tentu  juga  mempengaruhi besar arus yang dihasilkan.
Luas  penampang  electrode  yang digunakan  berpengaruh  terhadap  besar arus  yang  dihasilkan  sesuai  dengan rumusan  (I=J.A).  Semakin  besar  luas penampang  kedua  elektrode,  maka semakin besar pula arus yang dihasilnya, begitu  pula  sebaliknya.  Dalam  penelitian ini  luas  katode  Cu  dan  luas  anode  Al yang  terhubung  melalui  microphorous separator  yang  sudah  diberi  elektrolit tidak  bisa  dikondisikan  secara  sempurna dalam peletakannya.
Selain  itu  luas  electrode  antara  sel baterai  satu  dengan  sel  baterai  lain  juga tidaklah  sama  persis  secara  sempurna, kondisi  ini  juga  turut  berpengaruh terhadap  arus  yang  dihasilkan.  Sehingga dalam penelitian ini arus yang dihasilkan berbeda antara sel baterai satu dengan sel baterai lain, serta ketika baterai dirangkai secara  seri  juga  menghasilkan  arus  yang berbeda (Tabel 1).
Tabel 1.  Karakteristik sel baterai elektrolit air garam-air laut (Arus I, Tegangan V, dan Nyala lampu)
Aspek Sel Baterai Elektrolit Air Garam Elektrode Cu-Al V (Volt) I (mA) LED Bola Lampu 1 Sel 1,31 8,79 Mati Mati Seri  2 Sel 2,55 10,96  Terang Mati Seri  3 Sel 3,36 15,98 Paling Terang Terang
Satu  buah  sel  baterai  elektrolit  air garam  ini  belum  mampu  menyalakan bola  lampu,  baik  lampu  modifikasi maupun  lampu  LED.  Hal  ini  sesuai dengan  teori  bahwa  lapu  LED  akan menyala  pada  tegangan  diatas  energi barrier.  Sesuai  dengan  teori,  lampu  LED akan  menyala  jika  dipasang  pada tegangan  maju  V f diatas  2V,  tergantung
jenis diodenya. Ketika 2 sampai 3 baterai elektrolit  air  garam  ini  dirangkai  secara seri  makan  Lampu  LED  dan  bola  lampu rumahan  modifikasi  mulai  menyala (Gambar  3b,c,  dan  Gambar  4).  Sesuai dengan teori lampu
LED akan memancarkan  cahaya  pada  arus  maju sekitar  5-20  mA,  hal  ini  sesuai  dengan hasil  eksperimen  bahwa  semakin  besar arus  yang  dihasilkan    maka  nyala  lampu akan  semakin  terang  (Winder,  2008) (Gambar 3a,b).
(a) (b)
(c)
Gambar 3. a) Nyala lampu LED 1 baterai, b) seri 2 baterai, c), seri 3 baterai
Gambar 4. bola lampu dan 3 baterai seri.

## KESIMPULAN
1. Berhasil  dibuat  sel  baterai  dengan bahan  sederhana  yang  ada  di  sekitar lingkungan:  baterai  elektrolit  dan microphorous  separator  :  air  garam- air laut.
2. Sel  baterai  yang  dibuat  bisa menyalakan  lampu  LED,  maupun bola  Lampu  yang  ada  di  rumah- rumah (yang sudah dimodifikasi).
3. Sebuah  sel  baterai  menggunakan electrode  Cu-Al  dihasilkan  tegangan sebesar 1,31 V.
4. Besar  Arus  yang  dihasilkan  sel baterai  elektrolit  air  garam-air  laut dipengaruhi  oleh  beberapa  factor antara  lain,  luas  penampang  antara electrode  (Cu-Al)  yang  digunakan, jumlah elektrolit serta jenis elektrolit.

## Ucapan Terima Kasih
Terimakasih  penulis  sampaikan  kepada LPPM  Universitas  Bojonegoro,  yang telah memberikan kesempatan serta dana sehingga penelitian ini bisa dilaksanakan. Terimakasih  juga  penulis  sampaikan kepada  mahasiswa  kami  Mochammad Reza  Subiyanto  yang  sudah  membantu sehingga  penelitian  ini  bisa  terlaksana dengan baik.

## DAFTAR PUSTAKA
Adriani.  (2020).  Pemanfaatan  Air  Laut Sebagai  Sumber  Cadangan  Energi Listrik. Vertex  Elektro , 12 (02),  22 – 33.
Anisa,  Z.,  Apprianda,  A.,  Novianto,  H.,
& Rachman, I. (2021). Micro-Hydro Power  Plants  (MHPP):  Technical and  analytical  studies  in  creating experimental  learning  media  for physics students. Momentum: Physics  Education  Journal , 5 (1),
53 – 64.
https://doi.org/10.21067/mpej.v5i1.4
876 Anisa,  Z.,  &  Zainuri,  M.  (2020). Synthesis  and  Characterization  of Lithium  Iron  Phosphate  Carbon Composite (LFP/C) using Magnetite Sand  Fe3O4. The  Journal  of  Pure and  Applied  Chemistry  Research , 9 (1),
16 – 22. https://doi.org/10.21776/ub.jpacr.20
20.009.01.517
Anisa,  Z.,  &  Herta  Novianto,  S.  T.
(2020). Pembangkit  Listrik  Tenaga Air PLTMH: Klasifikasi Hidropower,  Komponen,  Fungsi serta  Cara  Pembuatan  Miniatur
PLTMH:  Bintang  Pustaka .  Bintang Pustaka Madani. Boz,  B.,  Dev,  T.,  Salvadori,  A.,  & Schaefer,  J.  L.  (2021).  Review — Electrolyte  and  Electrode  Designs for Enhanced Ion Transport Properties to Enable High Performance  Lithium  Batteries. Journal  of  The  Electrochemical Society , 168 (9), 090501.
https://doi.org/10.1149/1945- 7111/ac1cc3 Fariya, S., & Rejeki, S. (2015). Seacell ( Sea  Water  Electrochemical  Cell  ) Pemanfaatan  Elektrolit  Air  Laut Sebagai  Penerangan  Pada  Sampan. Jurnal  Sains  Dan  Teknologi , 10 (1),
44 – 58. https://doi.org/10.13140/RG.2.1.415 7.4006
Fricke, B., Johnson, E., & Rivera, G. M. (1993).  Ionization  Potentials  and Radii of Atoms and Ions of Element 105  (unnilpentium)  and  Ions  of Tantalum Derived from Multiconfiguration Dirac-Fock Calculations. Radiochimica  Acta ,
62 (1 – 2), 17 – 26. https://doi.org/10.1524/ract.1993.62. 12.17 Halil,  M.  (2019).  Uji  Coba  Elektroda Pelat  Tembaga  dan  Alumunium Terhadap Air Laut Sebagai Elektrolit Untuk Menghasilkan Energi  Listrik  Alternatif. Majalah
Teknik Simes , 13 (2), 14
– 19. McCafferty,
E. (2007). Standard electrode  potentials  of  the  elements as  a  fundamental  periodic  property of  atomic  number. Electrochimica Acta , 52 (19), 5884 – 5890.
https://doi.org/10.1016/j.electacta.20 07.03.022
Winder,  S.  (2008).  Characteristics  of LEDs. Power  Supplies  for  LED Drivers ,
7 – 15.
https://doi.org/10.1016/b978-0- 7506-8341-8.00002-5