Penguatan Pengaruh Medan Magnetik Eksternal dengan Graphane Karbon Aktif Alga untuk Meningkatkan Produksi Hidrogen pada Elektrolisis Air
| Main Author: | Purnami, - |
|---|---|
| Format: | Thesis NonPeerReviewed Book |
| Bahasa: | eng |
| Terbitan: |
, 2020
|
| Subjects: | |
| Online Access: |
http://repository.ub.ac.id/183721/1/Purnami.pdf http://repository.ub.ac.id/183721/ |
| ctrlnum |
183721 |
|---|---|
| fullrecord |
<?xml version="1.0"?>
<dc schemaLocation="http://www.openarchives.org/OAI/2.0/oai_dc/ http://www.openarchives.org/OAI/2.0/oai_dc.xsd"><relation>http://repository.ub.ac.id/183721/</relation><title>Penguatan Pengaruh Medan Magnetik Eksternal
dengan Graphane Karbon Aktif Alga untuk Meningkatkan Produksi Hidrogen pada
Elektrolisis Air</title><creator>Purnami, -</creator><subject>662.662 3 Production of synthetic petroleum through hydrogenation and liquefaction of coal</subject><description>Bahan bakar fosil memiliki dua masalah utama; ketersediaan dan polusi akibat
pembakaran. Dari sisi ketersediaan, bahan bakar fosil semakin berkurang dan
membutuhkan waktu yang sangat lama untuk proses perbaruannya. Di sisi lain, hasil
pembakarannya mengakibatkan polusi dalam banyak hal, diantaranya; pencemaran udara,
peningkatan suhu lingkungan, dan peningkatan tingkat kebisingan suara. Untuk
mengurangi masalah pada pembakaran bahan bakar fosil maka harus dicari alternative
bahan bakar yang lain. Hidrogen adalah bahan bakar alternatif yang tepat untuk
menggantikan fosil karena tersedia dalam jumlah banyak dan tidak menghasilkan polusi
dalam proses pembakaran. Hidrogen dihasilkan dalam banyak proses diantaranya:
Termolisis, Termokatalis, fotokatalis, dan elektrolisis air. Elektrolisis air dianggap
sebagai cara yang mudah untuk menghasilkan Hidrogen dengan tingkat kemurnian yang
tinggi dengan peralatan yang relatif sederhana. Tantangan terbesar dalam elektrolisis air
adalah rendahnya efisiensi yang berada dalam kisaran 40-60 %. Banyak penelitian yang
telah dilakukan untuk meningkatkan produksi Hidrogen dengan elektrolisis air, misalnya;
penggunaan katalis dan penambahan medan magnet. Penggunaan katalis dilakukan
dengan menambahkan zat yang berfungsi mempercepat reaksi penguraian air (water
split) tanpa harus ikut bereaksi. Sedangkan penggunaan medan magnet bertujuan untuk
mempengaruhi kesetimbangan gaya dalam molekul air, sehingga mudah untuk
menguraikan molekul. Selama ini penambahan katalis maupun pemanfaatan medan
magnet digunakan secara terpisah satu dengan yang lain. Padahal, jika keduanya
digunakan bersama-sama bisa menghasilkan pengaruh yang lebih kuat. Maka
berdasarkan uraian tersebut, perlu dilakukan penelitian untuk penambahan suatu zat yang
berfungsi sebagai katalis sekaligus memiliki potensi magnetik. Karbon aktif Alga (KAA)
merupakan karbon aktif yang memiliki muatan listrik dipermukaannya, ini sangat penting
untuk membantu proses reaksi kimia. Pada sisi lain, KAA juga memiliki potensi
magnetik karena adanya senyawa aromatik dipermukaannya, ini sangat tepat untuk
dimanfaatkan sebagai penguat medan magnet eksternal (MME) dalam proses elektrolisis.
Oleh karena itu, KAA memiliki kelebihan sebagai katalis sekaligus sebagai penguat
MME. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh
penambahan KAA terhadap proses elektrolisis air diri segi pengaruhnya terhadap
peningkatan kecepatan reaksi, penguatan terhadap pengaruh MME, dan peningkatan
produksi Hidrogen.
Penelitian telah dilakukan dengan memasukkan air murni 500 ml ke dalam tabung
reaktor elektrolisis dengan tambahan NaCl 0,05 mol sebagai elektrolit. Elektroda yang
terbuat dari baja Karbon 316 L (Baja Karbon Rendah dengan Perlindungan Molibdenum)
dengan ukuran 60 x 10 x 2 mm digunakan sebagai katoda dan anoda dipasang secara
terpisah pada jarak 5 cm. Dua magnet batang 43 mT ditempatkan di sebelah katoda pada
jarak 3 cm. Batang magnet diatur sedemikian rupa untuk menghasilkan Lorentz Force
searah dengan gaya apung gelembung gas Hidrogen dalam arah gerakan ke atas. KAA
dengan aktivasi KOH 50% sebanyak 50 ppm dan 100 ppm ditambahkan pada tabung
elektrolisis dan diaduk secara merata. Selama proses elektrolisis berlangsung, pH larutanvi
diukur dengan pH meter, dan arus yang mengalir diukur dengan Ampermeter. Suhu
larutan diukur dengan menggunakan termometer. Pengukuran tegangan permukaan air
selama proses elektrolisis dilakukan dengan meletakkan pipa kapiler untuk mengetahui
tinggi permukaan air larutan elektrolit. Suhu ruangan pada saat proses elektrolisis air
dikontrol pada 25oC, sedangkan tegangan listrik dijaga pada 5V. Produksi Hidrogen
diukur dengan menggunakan tabung yang diletakkan di atas katode. Proses elektrolisis
berjalan selama 10 menit. Data arus listrik, volume Hidrogen, dan pH dan dilaporkan
setiap 1 menit, kecuali tegangan permukaan yang hanya diukur pada awal dan akhir
proses elektrolisis air. Untuk mengetahui struktur permukaan KAA dilakukan pengujian
SEM. Hasil SEM dioleh dengan software ImageJ untuk mengetahui jenis muatan listrik
permukaan KAA dan konsentrasi oksida di permukaan KAA. Sedangkan struktur pori
permukaan KAA dilihat dengan bantuan pegujian BET.
Pengujian yang telah dilakukan pada karbon aktif Alga (KAA) menunjukkan
bahwa luas permukaan KAA adalah 50,77 m2/g dan memiliki muatan listrik yang
didominasi oleh muatan positif. Selain itu, pada permukaan KAA terdapat Graphene
Oksida (GO-KAA) dalam bentuk fullerence yang memiliki potensi magnetic yang
bersifat ferromagnetic. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan GO-KAA
terbukti mampu memperkuat pengaruh MME, sehingga produksi Hidrogen dapat
ditingkatkan menjadi dua kali dibandingkan dengan elekrolisis air konvensional. Hal ini
disebabkan muatan positif pada permukaannya mampu mengikat ion OH- pada larutan
sehingga larutan menjadi asam dan mudah menghantarkan arus listrik. Akibatnya, reaksi
penguraian molekul air (H2O) menjadi Oksigen (O2) dan Hidrogen (H2) berlangsung
semakin cepat. Pada sisi lain, potensi magnetik pada permukaan GO-KAA menguatkan
pengaruh MME karena sifat ferromagnetic yang dimilikinya. Penguatan pengaruh MME
ini yang menyebabkan percepatan tranformasi para water menjadi ortho water yang
menyebabkan adanya gangguan keseimbangan pada molekul air. Pada saat yang sama,
penguatan pengaruh MME menyebabkan munculnya gaya disosiasi molekul air akibat
penyeragaman arah dipol. Gangguan keseimbangan dan munculnya gaya disosiasi
menyebabkan turunnya tegangan permukaan sebagai indikasi melemahnya ikatan
Hidrogen.</description><date>2020-09-24</date><type>Thesis:Thesis</type><type>PeerReview:NonPeerReviewed</type><type>Book:Book</type><language>eng</language><identifier>http://repository.ub.ac.id/183721/1/Purnami.pdf</identifier><identifier> Purnami, - (2020) Penguatan Pengaruh Medan Magnetik Eksternal dengan Graphane Karbon Aktif Alga untuk Meningkatkan Produksi Hidrogen pada Elektrolisis Air. Doctor thesis, Universitas Brawijaya. </identifier><relation>0620070011</relation><recordID>183721</recordID></dc>
|
| language |
eng |
| format |
Thesis:Thesis Thesis PeerReview:NonPeerReviewed PeerReview Book:Book Book |
| author |
Purnami, - |
| title |
Penguatan Pengaruh Medan Magnetik Eksternal
dengan Graphane Karbon Aktif Alga untuk Meningkatkan Produksi Hidrogen pada
Elektrolisis Air |
| publishDate |
2020 |
| topic |
662.662 3 Production of synthetic petroleum through hydrogenation and liquefaction of coal |
| url |
http://repository.ub.ac.id/183721/1/Purnami.pdf http://repository.ub.ac.id/183721/ |
| contents |
Bahan bakar fosil memiliki dua masalah utama; ketersediaan dan polusi akibat
pembakaran. Dari sisi ketersediaan, bahan bakar fosil semakin berkurang dan
membutuhkan waktu yang sangat lama untuk proses perbaruannya. Di sisi lain, hasil
pembakarannya mengakibatkan polusi dalam banyak hal, diantaranya; pencemaran udara,
peningkatan suhu lingkungan, dan peningkatan tingkat kebisingan suara. Untuk
mengurangi masalah pada pembakaran bahan bakar fosil maka harus dicari alternative
bahan bakar yang lain. Hidrogen adalah bahan bakar alternatif yang tepat untuk
menggantikan fosil karena tersedia dalam jumlah banyak dan tidak menghasilkan polusi
dalam proses pembakaran. Hidrogen dihasilkan dalam banyak proses diantaranya:
Termolisis, Termokatalis, fotokatalis, dan elektrolisis air. Elektrolisis air dianggap
sebagai cara yang mudah untuk menghasilkan Hidrogen dengan tingkat kemurnian yang
tinggi dengan peralatan yang relatif sederhana. Tantangan terbesar dalam elektrolisis air
adalah rendahnya efisiensi yang berada dalam kisaran 40-60 %. Banyak penelitian yang
telah dilakukan untuk meningkatkan produksi Hidrogen dengan elektrolisis air, misalnya;
penggunaan katalis dan penambahan medan magnet. Penggunaan katalis dilakukan
dengan menambahkan zat yang berfungsi mempercepat reaksi penguraian air (water
split) tanpa harus ikut bereaksi. Sedangkan penggunaan medan magnet bertujuan untuk
mempengaruhi kesetimbangan gaya dalam molekul air, sehingga mudah untuk
menguraikan molekul. Selama ini penambahan katalis maupun pemanfaatan medan
magnet digunakan secara terpisah satu dengan yang lain. Padahal, jika keduanya
digunakan bersama-sama bisa menghasilkan pengaruh yang lebih kuat. Maka
berdasarkan uraian tersebut, perlu dilakukan penelitian untuk penambahan suatu zat yang
berfungsi sebagai katalis sekaligus memiliki potensi magnetik. Karbon aktif Alga (KAA)
merupakan karbon aktif yang memiliki muatan listrik dipermukaannya, ini sangat penting
untuk membantu proses reaksi kimia. Pada sisi lain, KAA juga memiliki potensi
magnetik karena adanya senyawa aromatik dipermukaannya, ini sangat tepat untuk
dimanfaatkan sebagai penguat medan magnet eksternal (MME) dalam proses elektrolisis.
Oleh karena itu, KAA memiliki kelebihan sebagai katalis sekaligus sebagai penguat
MME. Oleh karena itu perlu dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh
penambahan KAA terhadap proses elektrolisis air diri segi pengaruhnya terhadap
peningkatan kecepatan reaksi, penguatan terhadap pengaruh MME, dan peningkatan
produksi Hidrogen.
Penelitian telah dilakukan dengan memasukkan air murni 500 ml ke dalam tabung
reaktor elektrolisis dengan tambahan NaCl 0,05 mol sebagai elektrolit. Elektroda yang
terbuat dari baja Karbon 316 L (Baja Karbon Rendah dengan Perlindungan Molibdenum)
dengan ukuran 60 x 10 x 2 mm digunakan sebagai katoda dan anoda dipasang secara
terpisah pada jarak 5 cm. Dua magnet batang 43 mT ditempatkan di sebelah katoda pada
jarak 3 cm. Batang magnet diatur sedemikian rupa untuk menghasilkan Lorentz Force
searah dengan gaya apung gelembung gas Hidrogen dalam arah gerakan ke atas. KAA
dengan aktivasi KOH 50% sebanyak 50 ppm dan 100 ppm ditambahkan pada tabung
elektrolisis dan diaduk secara merata. Selama proses elektrolisis berlangsung, pH larutanvi
diukur dengan pH meter, dan arus yang mengalir diukur dengan Ampermeter. Suhu
larutan diukur dengan menggunakan termometer. Pengukuran tegangan permukaan air
selama proses elektrolisis dilakukan dengan meletakkan pipa kapiler untuk mengetahui
tinggi permukaan air larutan elektrolit. Suhu ruangan pada saat proses elektrolisis air
dikontrol pada 25oC, sedangkan tegangan listrik dijaga pada 5V. Produksi Hidrogen
diukur dengan menggunakan tabung yang diletakkan di atas katode. Proses elektrolisis
berjalan selama 10 menit. Data arus listrik, volume Hidrogen, dan pH dan dilaporkan
setiap 1 menit, kecuali tegangan permukaan yang hanya diukur pada awal dan akhir
proses elektrolisis air. Untuk mengetahui struktur permukaan KAA dilakukan pengujian
SEM. Hasil SEM dioleh dengan software ImageJ untuk mengetahui jenis muatan listrik
permukaan KAA dan konsentrasi oksida di permukaan KAA. Sedangkan struktur pori
permukaan KAA dilihat dengan bantuan pegujian BET.
Pengujian yang telah dilakukan pada karbon aktif Alga (KAA) menunjukkan
bahwa luas permukaan KAA adalah 50,77 m2/g dan memiliki muatan listrik yang
didominasi oleh muatan positif. Selain itu, pada permukaan KAA terdapat Graphene
Oksida (GO-KAA) dalam bentuk fullerence yang memiliki potensi magnetic yang
bersifat ferromagnetic. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan GO-KAA
terbukti mampu memperkuat pengaruh MME, sehingga produksi Hidrogen dapat
ditingkatkan menjadi dua kali dibandingkan dengan elekrolisis air konvensional. Hal ini
disebabkan muatan positif pada permukaannya mampu mengikat ion OH- pada larutan
sehingga larutan menjadi asam dan mudah menghantarkan arus listrik. Akibatnya, reaksi
penguraian molekul air (H2O) menjadi Oksigen (O2) dan Hidrogen (H2) berlangsung
semakin cepat. Pada sisi lain, potensi magnetik pada permukaan GO-KAA menguatkan
pengaruh MME karena sifat ferromagnetic yang dimilikinya. Penguatan pengaruh MME
ini yang menyebabkan percepatan tranformasi para water menjadi ortho water yang
menyebabkan adanya gangguan keseimbangan pada molekul air. Pada saat yang sama,
penguatan pengaruh MME menyebabkan munculnya gaya disosiasi molekul air akibat
penyeragaman arah dipol. Gangguan keseimbangan dan munculnya gaya disosiasi
menyebabkan turunnya tegangan permukaan sebagai indikasi melemahnya ikatan
Hidrogen. |
| id |
IOS4666.183721 |
| institution |
Universitas Brawijaya |
| affiliation |
mill.onesearch.id fkp2tn.onesearch.id |
| institution_id |
30 |
| institution_type |
library:university library |
| library |
Perpustakaan Universitas Brawijaya |
| library_id |
480 |
| collection |
Repository Universitas Brawijaya |
| repository_id |
4666 |
| subject_area |
Indonesian Language Collection/Kumpulan Karya Umum dalam Bahasa Indonesia* |
| city |
MALANG |
| province |
JAWA TIMUR |
| shared_to_ipusnas_str |
1 |
| repoId |
IOS4666 |
| first_indexed |
2021-10-28T07:05:55Z |
| last_indexed |
2021-10-28T07:05:55Z |
| recordtype |
dc |
| _version_ |
1751456015449063424 |
| score |
17.538404 |