## Peningkatan Performa Baterai Air Laut Menggunakan Cu-Zn Berdasarkan Luas Penampang Elektroda
Irfan 1 , Abdul Muis Prasetia 2 1,2,3 Teknik Elektro,Universitas Borneo Tarakan, Tarakan, Kalimantan Utara, Indonesia
1 e-mail.Irfan.kaka54@gmail.com
2 e-mail.prasetia.electric@gmail.com
Abstract - Seawater in Indonesia has considerable potential when used as a source of renewable energy. As it is known that sea water generally contains elements or levels of salt dissolved in  it.  Due  to  the  presence  of  these  elements  or  levels  of  salt, seawater has the potential to produce electrical energy. This is the reason why researchers want to do more in-depth research on  this  seawater  battery.  As  it  is  known  that  several  previous studies have conducted experiments using different methods in each  research  conducted.  In  this  study,  we  will  use  several methods  that  have  been  there  previously  aimed  at  getting  an increase  in  electrical  energy  that  will  be  generated  from marine batteries. This study uses a cross-section of electrodes in the form of copper and zinc by comparing several methods to  get  a  seawater battery  design  that  suits  your  needs.  In  this study,  the  seawater  battery  used  pure  seawater  and  without using  an  amplifier  circuit  or  voltage  booster.  With  a  voltage that can be generated in each 1 cell, which is between 0.78 V and  0.82  V.  Overall,  this  seawater  battery  has  10  cells arranged  in  series  with  each  1  cell  consisting  of  5  pairs  of copper and zinc electrodes arranged in parallel.
Keywords -Electrolytes,  Salt  Water,  Electrode  Cells,  Voltaic Cells
Intisari-Air  laut  yang ada  di indonesia  memiliki  potensi yang  cukup  besar  apabila  dimanfaatkan  sebagai  sumber energi  terbarukan.  Sebagaimana  diketahui  bahwa  air  laut pada umumnya mengandung unsur atau kadar garam yang terlarut  didalamnya.  Karena  adanya  unsur  atau  kadar garam  tersebut  menyebabkan  air  laut  dapat  berpotensi menghasilkan energi listrik. Hal inilah yang menjadi alasan mengapa  peneliti  ingin  melakukan  penelitian  yang  lebih mendalam  lagi  mengenai  baterai  air  laut  ini.  Seperti  yang diketahui bahwasanya beberapa penelitian sebelumnya telah melakukan  percobaan  dengan  menggunakan  metode  yang berbeda  pada  setiap  penelitian  yang  dilakukan.  Pada penelitian  ini  akan  menggunakan  beberapa  metode  yang telah  ada  sebelumnya  bertujuan  untuk  mendapatkan peningkatan energi listrik yang akan dihasilkan dari baterai laut.  Penelitian  ini  menggunakan  penampang  elektroda berupa tembaga dan seng dengan melakukan perbandingan dari  beberapa  metode  untuk  mendapatkan  desain  baterai air  laut  yang  sesuai  dengan  kebutuhan.  Pada  penelitian  ini baterai  air  laut  menggunakan  air  laut  murni  dan  tanpa menggunakan rangkaian penguat ataupun penaik tegangan. Dengan tegangan yang dapat dihasilkan pada setiap 1 selnya yaitu  antara  0.78  V  dan  0.82  V.  Secara  keseluruhan  pada baterai  air  laut  ini  terdapat  10  sel  yang  disusun  secara seri dengan  bagian  pada  setiap  1  selnya  terdiri  dari  5  pasang elektroda tembaga dan seng yang disusun secara paralel.
Kata Kunci-Elektrolit, Air Asin, Sel Elektroda, Sel Volta

## I. PENDAHULUAN
Ada  beberapa  energi  baru  terbarukan  saat  ini  yang dapat  dimanfaatkan sebagai  sumber energi listrik. Seperti contoh  energi  matahari  yang  bisa  dikonversikan  menjadi sebuah  energi  listrik  dengan  memanfaatkan  panel  surya ( photo  voltage ).  Energi  angin  yang  bisa  dikonversikan menjadi  sebuah  energi  listrik  dengan  memanfaatkan turbin  angin  ( wind  turbine ).  Pergerakan  pasang  surut  air laut  yang  dapat  dimanfaatkan  dengan  menggunakan turbin  air  ( water  turbine ).  Energi  panas  bumi  dan beberapa  yang  memanfaatkan  Tumbuh-  tumbuhan  serta air  garam  ( salt  water )  dan  air  laut  ( sea  water )  Sebagai sumber energi baru terbarukan.
seperti  penelitian  yang  dilakukan  oleh  [7]  Yang melakukan  perbandingan  dari  masing-masing  pasangan elektroda Al-Cu, Zn-Cu, Gal-Cu. Dari hasil perbandingan setiap  pasangan  elektroda  tersebut  didapatkan  pasangan elektroda yang mampu menghasilkan energi listrik paling baik   adalah pasangan elektroda Zn-Cu dan Gal-Cu.  Dan pada  penelitian  [6]  yang  melakukan  perbandingan  luas penampang antara elektroda Cu dan Elektroda Zn
Berdasarkan  pada  penelitian-penelitian  yang  sudah dilakukan  sebelumnya,  ada  keinginan  peneliti  untuk melakukan  kombinasi  pada  beberapa  metode  yang  telah dilakukan  oleh  beberapa  penelitian  sebelumnya  guna dapat  memaksimalkan  kinerja  dari  penelitian  batetai  air laut yang akan dilakukan, agar kedepannya  penelitian ini bisa  dijadikan  sebagai  alternatif  sumber  energi  listrik terutama  bagi  penduduk  bertempat  tinggal  didaerah pesisir pantai yang belum terjangkau oleh jaringan listrik.

## II. LANDASAN TEORI
A. Elektrolit
Elektrolit  merupakan  sebuah  zat  yang  terlarut  atau terurai ke dalam bentuk lainnya yang disebut ion-ion lalu kemudian  setelah  itu  berubah  menjadi  suatu  konduktor elektrik,  ion-ion  merupakan  atom-atom  bermuatan elektrik. Elektrolit  tersebut  bisa  berupa  sebuah  air,  asam, basa ataupun berupa sebuah senyawa kimia lainnya. Pada umumnya elektrolit berbentuk asam, basa ataupun garam. Pada  beberapa  gas  tertentu  dapat  juga  berfungsi  sebagai elektrolit pada suatu kondisi tertentu, misalkan pada suhu tinggi  ataupun  tekanan  rendah.  Pada  dasarnya  elektrolit kuat sangat identik dengan yang namanya asam, basa, dan garam kuat.
B. Sel Volta
Sel volta merupakan sebuah reaksi kimia yang bersifat spontan  dan  dapat  menghasilkan  arus  listrik.  Dimana katoda  sebagai  kutub  positif  sedangkan  anoda  sebagai kutub  negatif.  Contoh:  pada  sebuah  baterai  dan  accu. Adapun  penemuan  bahwa  “reaksi  kimia  dapat menghasilkan  energi  listrik”.  berdasarkan  eksperimen yang  telah  dilakukan  Alessandro  Volta.  (1745-1827). Rangkaian  suatu  alat  yang  dapat  menghasilkan  sebuah arus  listrik  dari  proses  reaksi  kimia  yang  sedang berlangsung  dapat  disebut  juga  sebagai  sel  volta. Terjadinya  proses  reaksi  kimia  tersebut  apabila  terjadi reaksi  redoks  yang  berlangsung  spontan.  “Sel  volta mempunyai  elektroda  logam  yang  dicelupkan  ke  dalam larutan  garamnya.”  berdasarkan  eksperimen  yang  telah dilakukan oleh Luigi Galvani. (1737-1798).
C. Sel Elektrokimia Sel  elektrokimia  merupakan  suatu  sistem  yang digunakan  agar  dapat  terjadinya  perubahan  yang  sering disebut  reaksi  oksidasi  dan  reaksi  reduksi.  Dimana  dari perubahan  tersebut  dapat  menghasilkan  listrik  dengan melalui  pelepasan  suatu  elektron  dari  satu  elektroda (oksidasi)  dan  penerimaan  suatu  elektron  pada  elektroda lainnya  (reduksi).  Besarnya  daya  listrik  yang  dapat dihasilkan  dan  juga  hambatan  yang  terdapat  pada  bahan sangat ditentukan oleh mineral elektrolit yang terkandung didalam  cairan  pengisi  sel  elektrokimia.  Pada  Sel elektrokimia  sendiri  memiliki  dua  penampang  yang digunakan sebagai penghantarnya yaitu katoda dan anoda.

## III. METODE PENELITIAN
Dalam  melakukan  penelitian  ini  terdapat  beberapa tahapan  yang  berawal  dari  desain  sampai  pada  tahap pengujian pada baterai air laut,
Seperti  tampak  pada  Gambar.  1  flowchart  atau  alur penelitian  yang  menjelaskan  bahwa  langkah  pertama adalah  studi  literatur.  Kemudian  menentukan  desain  dari baterai  air  alut.  selanjutnya  pembuatan  alat,  lalu melakukan pengujian yaitu pengukuran tegangan dan arus dengan mengunakan sebuah beban resistor 1 kΩ.
Adapun  tampak  pada  Gambar.  2  yaitu  prosedur percobaan yang menunjukan prosedur pengujian alat yaitu dengan menyiapkan terlebih dahulu sel elektroda tembaga (katoda)  dan  sel  elektroda  seng  (anoda)  menjadi  satu  sel yang dimana setiap satu selnya terdiri dari lima susun atau lapis  masing-masing  elektroda  yang  dirangkai  paralel pada setiap satu  selnya. Kemudian antara sel satu dengan sel  lainnya  lainnya  dihubungkan  secara  seri,  begitu seterusnya  sampai  tersusun  sepuluh  sel.  Setelah  itu  air laut  dimasukan  ke  dalam  setiap  sekat  secara  merata. Kemudian  dilakukan  pengukuran  tegangan  dan  arus,  dan juga  daya  tahan  dari  alat  tersebut  dengan  melakukan pengukuran  menggunakan  sebuah  beban  yang  berupa resistor dengan nilai 1 KΩ.
Gambar 1. Flowchart Penelitian
Gambar 2. Prosedur Percobaan

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada  penelitian  ini  terdapat  2  tahapan  dalam  proses pengambilan  data,  yaitu  pada  tahap  pertama  menentukan terlebih dahulu desain dari elektroda yang akan digunakan dengan  melakukan  perbandingan  -  perbandingan  dari beberapa  metode  yang  ada.  Seperti  perbandingan  jumlah pasangan  elektroda  dalam  satu  sel,  perbandingan  jarak antara  elektroda  dalam  satu  sel,  dan  perbandingan  luas penampang  elektroda  dalam  satu  selnya.  setelah  data didapatkan  selanjutnya  masuk  tahap  kedua,  yaitu pengambilan data dengan menggunakan 3 sampel air laut yang berbeda.
Berikut  adalah  tahapan  pertama  yang  dilakukan  yaitu dengan menentukan berapa pasang sel  elektroda tembaga dan  seng  yang  akan  digunakan  dalam  setiap  satu  selnya berdasarkan perbandingan jumlah pasangan elektroda.
Tabel 1 Data Hasil Percobaan Jumlah Pasangan Sel Elektroda Jumlah Elektroda Tegangan (V) Arus (mA) Tanpa Beban Dengan Beban Beban R 100 Ω 1 Pasang 0.80 0.31 3.2 2 Pasang 0.80 0.31 3.2 3 Pasang 0.79 0.31 3.2 4 Pasang 0.79 0.34 3.5 5 Pasang 0.79 0.36 3.7 6 Pasang 0.78 0.34 3.5
Berdasarkan tabel  data diatas diketahui nilai tegangan tanpa  beban  tertinggi  yaitu  0.80  V,  terdapat  pada  satu pasang  dan  dua  pasang  sel  elektroda,  sedangkan  nilai tegangan  dengan  pemberian  beban  resistor  100  Ω, didapati  nilai  tegangan  tertinggi  yaitu  0.36  V,  terdapat pada  lima  pasang  sel  elektroda.  Adapaun  nilai  arus tertinggi  yang  didapat  yaitu  3.7  mA,  terdapat  pada  5 pasang  sel  elektroda.  Berdasarkan  data  yang  sudah didapatkan  maka  peneliti  memilih  untuk  menggunakan  5 pasang elektroda pada setiap satu sel.
Berikut merupakan percobaan untuk menentukan jarak antara  setiap  elektroda  tembaga  dan  seng  yang  akan digunakan  dengan  melakukan  perbandingan  jarak kerapatan.
Tabel 2 Data Hasil Percobaan Pengukuran Jarak Elektroda Jarak Elektroda Tegangan (V) Arus (mA) Tanpa Beban Dengan Beban Beban R 100 Ω 0.25 mm 0.80 0.39 4 0.50 mm 0.78 0.46 4.7 0.75 mm 0.79 0.48 4.9 1 mm 0.79 0.47 4.8 1.25 mm 0.79 0.47 4.8 1.50 mm 0.79 0.47 4.8
Berdasarkan  tabel  data diatas diketahui nilai tegangan tanpa  beban,  yang  tertinggi  yaitu  0.80  V,  terdapat  pada jarak  0.25  mm  dan  nilai  tegangan  dengan  beban  resistor 100  Ω,  yang  tertinggi  yaitu  0.48  V,  terdapat  pada  jarak 0.75  mm.  adapun  untuk  nilai  arus  tertinggi  yaitu  sebesar 4.9  mA  ada  pada  jarak  0.75  mm.  dapat  diketahui  bahwa jarak  antara  elektroda  yang  akan  digunakan  yaitu  adalah 0.75 mm atau sama dengan 3 lapis kain kertas pada setiap lapisan elektroda.
Berikut  adalah  percobaan  untuk  menentukan  ukuran dari  setiap  penampang  eketroda  yang  akan  digunakan dengan  melakukan  perbandingan  luas  penampang elektroda
Tabel 3
Data Hasil Percobaan Pengukuran Luas Penampang
Elektroda Luas Penampang (P x L) Tegangan (V) Arus (mA) Tanpa Beban Dengan Beban Beban R 100 Ω 5.5 x 6.5 cm 35.75 cm 2 0.82 0.42 4.3 5 x 6 cm 30 cm 2 0.79 0.42 4.3 4.5 x 5.5 cm 24.75 cm 2 0.82 0.43 4.4 4 x 5 cm 20 cm 2 0.82 0.40 4 3.5 x 4.5 cm 15.75 cm 2 0.82 0.38 3.9
Berdasarkan  tabel  data diatas diketahui nilai tegangan tanpa  beban  yang  tertinggi  yaitu  0.82  V  dan  nilai tegangan tertinggi dengan beban resistor 100 Ω yaitu 0.43 V  ada  pada  luas  penampang  4.5  x  5.5  cm.  adapun  nilai arus  tertinggi  yaitu  4.4  mA.  Berdasarkan  data  tersebut luas penampang yang akan digunakan yaitu  4.5 x 5.5 cm (24.75cm 2 ) pada setiap elektroda. Berikut adalah tahapan kedua yaitu proses pengambilan data dengan menggunakan 3 sampel air laut yang  berbeda  dengan  data  yang  meliputi  nilai  tegangan dan arus dari setiap sampel air laut.
1. Air Laut Pantai Amal
Nilai tegangan dan Arus setelah diberi sebuah beban resistor  1  kΩ  akan  mengalami  penurunan  yang  cukup signifikan  diawal  saat  diberi  beban,  yaitu  dengan tegangan  awal  8  V  turun  sampai  pada  tegangan  5.20  V dengan arus 5.17 mA. berikutnya mengalami penurunan lagi  namun  tidak  sesignifikan  diawal  yaitu  sampai  pada tegangan 2 V dengan arus 2 mA. kemudian tegangan dan arus sudah terlihat stabil di tegangan 1.94 V dengan arus 1.95  mA  sampai  beberapa  jam  berikutnya.  Nila    arus cenderung  mengikuti  nilai  tegangan  yang  mengalami penurunan pada lima jam awal saat diberi beban resistor 1  kΩ.  seperti  pada  gambar  3  dan  4  berikut  yang merupakan  bentuk  kurva  dari  nilai  tegangan  dan  nilai arus  terhadap  waktu,  berdasarkan  data  hasil  percobaan yang telah dilakukan,
Gambar 4. Nilai Arus Terhadap Waktu
2. Air Laut Pasar Beringin
Pada sampel air laut pasar beringin nilai tegangan dan nilai  arus setelah diberi sebuah beban resistor 1 kΩ akan mengalami  penurunan yang sangat  signifikan diawal  saat diberi  beban,  yaitu  dari  8  V  turun  sampai  pada  tegangan 3.80  V  dengan  arus  3.75  mA.  kemudian  tegangan  dan arus  mulai  terlihat  stabil  pada  tegangan  1.96  V  dengan nilai arus 1.96 mA sampai pada beberapa jam berikutnya. diketahui  nilai  arus  akan  cenderung  mengikuti  nilai tegangan  yang  mengalami  penurunan  pada  dua jam  awal saat diberi beban resistor 1 kΩ. seperti pada gambar 5 dan 6  berikut  yang  merupakan  bentuk  kurva  dari  nilai tegangan dan nilai arus terhadap waktu, berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan.
Gambar 5. Nilai Tegangan Terhadap Waktu
Gambar 6. Nilai Arus Terhadap Waktu
3. Air Laut Juata Laut
Diketahui  nilai  tegangan  dan  nilai  arus  setelah  diberi sebuah  beban  resistor  1  kΩ  mengalami  penurunan  yang cukup signifikan diawal  saat  diberi  beban, yaitu dari  8 V
turun  sampai  pada  4.12  V  dengan  arus  3.99  mA, kemudian  tegangan  dan  arus  mulai  terlihat  stabil  pada tegangan  1.60  V  dengan  arus  1.64  mA  sampai  beberapa jam berikutnya. diketahui  nilai arus cenderung mengikuti nilai  tegangan  yang  mengalami  penurunan  pada  empat jam  awal  saat  diberi  beban  resistor  1  kΩ.  seperti  pada gambar  7  dan  8  yang  merupakan  bentuk  kurva  dari  nilai tegangan dan nilai arus terhadap waktu, berdasarkan data hasil percobaan yang telah dilakukan.
Gambar 7. Nilai Tegangan Terhadap Waktu
Gambar 8. Nilai Arus Terhadap Waktu

## V. KESIMPULAN
Dari  data  hasil  percobaan  yang  sudah  dilakukan pada penelitia  ini  dapat  diambil  sebuah  kesimpulan  yaitu sebagai berikut:
1. Hasil  pengukuran  pada  sampel  air  laut  pantai  amal dengan  menggunakan  beban  resistor  1  kΩ  didapati tegangan  awal  yaitu  5.20  V  dengan  arus  5.17  mA. Untuk  sampel  air  laut  pasar  beringin  dengan  beban resistor  1  kΩ  didapati  tegangan  awal  yaitu  3.80  V dengan  arus  3.75  mA.  sedangakan  pada  sampel  air juata  laut  dengan  beban  resistor  1  kΩ  didapati tegangan awal yaitu 4.12 V dengan arus 3.99 mA. 2. Perbedaan nilai yang didapatkan dari ketiga sampel air laut  tersebut  dikarenakan  adanya  perbedaan  kualitas pada  masing-masing  sampel  air  laut  yang  digunakan. Semakin bersih kualitas air laut yang digunakan maka hasil yang didapatkan juga akan semakin baik.
3. Agar didapatkan daya tahan yang lebih lama lagi bisa dengan  memperbesar  volume  atau  ruang  pada  setiap selnya, sedangkan untuk  meningkatkan nilai tegangan dapat  dilakukan  dengan  cara  menambah  jumlah  sel dengan susunan seri antara sel satu dengan sel lainnya. Begitu  juga  untuk  meningkatkan  nilai  arus  dapat dilakukan  dengan  menambah  sususan  secara  peralel
pada  setiap  sel  atau  dengan  menambah  luas  ukuran penampang  pada  masing-masing  elektroda  dalam setiap satu sel-nya.

## REFERENSI
[1] Fariya,  S.  (2014).  Seacell  (Sea  Water  Electrochemical Cell)  Pemanfaatan  Elektrolit Air  Laut  Menjadi  Cadangan Sumber  Energi  Listrik  Terbarukan  Sebagai  Penerangan Pada Sampan. Working Paper.
[2] Mujadin, A., & Rahmatia, S. (2017). Joule Thief Sebagai Boost  Converter  Daya  LED  Menggunakan  Sel  Volta Berbasis  Air  Laut. Jurnal  Al-Azhar  Indonesia  Seri  Sains Dan Teknologi, Vol. 4, No.2.
[3] Suciyati,  S.,  Warsito,  A.,  Arif,  Giri,  &  Gurum.  (2018). Karakterisasi  Kelistrikan  Air  Payau  Dan  Air  Sungai Sebagai Bahan Elektrolit. Jurnal Fisika dan Aplikasinya.
[4] Yulianti,  D.  (2016).  Analisis  Kelistrikan  Sel  Volta Memanfaatkan Logam Bekas. Skripsi.
[5] Zikriana,  L.,  &  Hamid,  A.  (2017). Perbandingan Tegangan  Yang  Diberi  Larutan  Garam  Dengan  Massa Yang  Berbeda  Untuk  Menggerakkan  Kipas  Angin
Sederhana. Prosiding Seminar Nasional MIPA III.
[6] Usman, M, A. (2017). Studi eksperiment menggunakan air garam  sebagai  sumber  energi  alernatif.  Jurnal  Mahasiswa Teknik Mesin.
[7] Susanto, A. (2017). Seawater Battery with Al-Cu, Zn-Cu, Gal-Cu Electrodes for Fishing Lamp. International Journal of Renewable Energy Research