BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Sejarah Fuel Cell

1.2 Perkembangan Terkini

BAB II

ISI

2.2.1 Gamabar Sel Baterai

Elektrokimia adalah cabang ilmu kimia yang berkenaan dengan

interkonvensi energi listrik dan energi kimia. Proses elektrokimia adalah reaksi

redoks (oksidasi-reduksi) dimana dalam reaksi ini energi yang dilepas oleh reaksi

spontan diubah menjadi lstrik atau di mana energi listrik digunakan agar reaksi

nonspontan terjadi. Salah satu jenis reaksi redoks yang khusus adalah reaksi

autoredoks atau reaksi disproporsionasi. Reaksi autoredoks adalah reaksi ketika

suatu zat mengalami reaksi reduksi dan reaksi oksidasi secara serentak.

Jenis sel elektrokimia ada dua, yaitu sel volta (galvanik) dan sel elektrolisis.

Sel Volta atau sel galvani adalah sel elektrokimia yang melibatkan raksi redoks

dan menghasilkan arus listrik. Sel volta terdiri atas elektroda tempat

berlangsungnya reaksi oksidasi disebut anoda(electrode negative), dan tempat

berlangsungnya reaksi reduksi disebut katoda(electrode positif). Sel volta

menyimpan energi yang di lepas selama reaksi redoks spontan (DG < 0) untuk

membangkitkan listris. Reaksi pada sel volta cenderung spontan dan memproduksi

aliran elektron dari anoda ke katoda lewat konduktor eksternal.

Salah satu aplikasi sel volta adalah batreai yang secara umun bisa digambarkan

dalam bagan sel volta

Baterai sendiri ada berbagai macam jenis tergantung dari elektroda dan elaktrolit

yang digunakan. Jika disesuaikan dengan pemicu baterai sederhana yang terdiri

atas seng (zinc) dan timbal (Pb) bisa digambarkan

2.2.2 Penentuan Reaksi Katoda dan Anoda serta Reaksi Sistem Sel Volta

Proses elektrokimia adalah reaksi redoks (oksidasi-reduksi) dimana dalam reaksi

ini energi yang dilepas oleh reaksi spontan diubah menjadi lstrik atau di mana

energi listrik digunakan agar reaksi nonspontan terjadi. Salah satu jenis reaksi

redoks yang khusus adalah reaksi autoredoks atau reaksi disproporsionasi. Reaksi

autoredoks adalah reaksi ketika suatu zat mengalami reaksi reduksi dan reaksi

oksidasi secara serentak.

Reaksi Reduksi dan Oksidasi – Pada mulanya, pembahasan reaksi redoks hanya

meliputi zat – zat yang mengandung oksigen saja. Reaksi oksidasi dianggap

sebagai reaksi penambahan oksigen dan reaksi reduksi adalah reaksi pengurangan

oksigen. Tetapi, saat ini pengertian redoks diperluas menjadi reaksi perpindahan

elektron. Reaksi oksidasi adalah peristiwa pelepasan elektron, dimana suatu zat

memberikan elektron kepada lainnya. Sedangkan reaksi reduksi adalah peristiwa

penangkapan elektron, dimana suatu zat menerima elektron dari zat lain.

Senyawa yang mengalami oksidasi disebut sebagai reduktor, dan senyawa yang

mengalami reduksi disebut sebagai oksidator. Walaupun reaksi redoks dapat

ditulis setengah reaksi saja, tapi pada kenyataannya reaksi reduksi selalu berjalan

zinc

Zn2+

Pb

Pb2+ZnSO4 PbSO4

bersamaan dengan reaksi oksidasi. Contoh reaksi reduksi-oksidasi yang digabung:

Ce4+ + Fe2+ Ce3+ + Fe3+

Ada dua jenis tipe elektroda pada sel elektrokimia yaitu anoda dan katoda. Katoda

adalah elektroda tempat terjadinya reduksi karena itu elektron selalu mengalir ke

arah katoda pada sel elektrokimia. Sedangkan anoda adalah eletroda tempat

terjadinya reaksi oksidasi. Penentuan anoda katoda tergantung pada Eo selnya

pada deret volta dengan urutan

Li, K, Ba, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, (H), Cu, Hg, Ag, Pt, Au.

Keterangan:

- Semakin ke kanan, semakin mudah direduksi dan sukar di oksidasi.

- Semakin ke kiri semakin mudah dioksidasi dan sukar direduksi.

Sehingga diketahui bahwa anodanya adalah Zn dan katodanya adalah Pb.

Reaksi pada katoda bergantung pada jenis kation:

- jenis kation logam aktif (golongan IA, IIA, Al dan Mn):

yang tereduksi adalah air, dengan reaksi:

2H2O(l) + 2e- H2(g) + 2 OH- (aq)

- kation lainnya:

yang tereduksi adalah kationnya, dengan reaksi umum:,

2H+(aq) + 2e- H2(g)

Lx+(aq) + xe- L(s)

Reaksi pada anoda bergantung pada jenis anoda dan anion:

- jenis anoda inert / susah bereaksi (Pt, Au, C), maka reaksi bergantung pada

jenis anion

anoda jenis sisa asam oksi : air akan teroksidasi dengan reaksi,

2 H2O(l) 4H+(aq) + O2(g) + 4e-

anoda jenis sisa asam lain atau OH- : anion akan teroksidasi dengan

reaksi,

2Br-(aq) Br2(aq) + 2e-

4OH-(aq) 2H2O(l) + O2(g) + 4e-

- Jenis anoda tak inert

yang teroksidasi adalah anoda, dengan reaksi umum,

L(s) Lx+(aq) + xe-

Berdasarkan yang dijelaskan diatas berarti reaksi yang terjadi di baterai dalam

pemicu bisa dituliskan :

Pada Katoda terjadi reduksi

Pb2+ (aq) + 2e- → Pb (s)

Pada Anoda terjadi oksidasi

Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e-

Jadi reaksi yang terjadi adalah reaksi redoks, keseluruhan yang terjadi adalah

Pb2+ (aq) + 2e- → Pb(s)

Zn (s) → Zn2+ (aq) + 2e- +

Zn(s) + Pb2+(aq) → Zn2+ (aq) + Pb (s)

2.3 Besar Tegangan Potensial Sel

Potensial reduksi standard atau Eo adalah voltase yang berkaitan dengan

reaksi reduksi pada satu elektroda ketika semua zat terlarut 1 M dan semua gas

pada 1 atm. Jadi, potensial reduksi standard dari elektroda hidrogen ditetapkan

sebagai nol. Elektroda hydrogen ini dinamakan elektroda hidrogen standard.

Untuk reaksi yang melibatkan ion H+, keadaan standar adalah pH = 0

(sekitar konsentrasi asam 1 molar). Potensial elektroda hidrogen standar (E 0)

dinyatakan nol pada semua suhu. Untuk keadaan standar dengan konsentrasi

larutan 1 molar Eosel dinyatakan dengan

Eosel

= Ekatoda – E anoda

Untuk menjawab besar tegangan potensial dalam sel pada kasus ini dapat di

hitung dengan cara menghitung selisih potensial elektrode yang digunakan,

sehingga besar tegangan potensial sistem bisa diperkirakan dari Eo setengah

reaksinya yaitu:

Eosel

= Ekatoda – E anoda

= Ereduksi – Eoksidasi

= E [Pb2+ (s) + 2e- Pb (g)] – E [Zn → Zn2+ + 2e-]

= -0,129 – (-0,763)

= 0, 634 V

2.3 Perbedaan Besar Tegangan Experimen dan Teoritis

Potensial sel merupakan beda potensial yang terjadi pada kedua elektroda.

Potensial dapat ditentukan dengan cara eksperimen dan teoritis. Secara

eksperimen, potensial sel diukur dari lisrtik yang timbul dari penggabungan dua

setengah sel menggunakan voltmeter. Besar tegangan suatu sel bisa dipengaruhi

oleh banyak faktor. Diantaranya adalah konsentrasi dan suhu. Hal ini lah yang

menyebabkan perbedaan besar tegangan pada experimen dan teoritis. Selain itu

perbedaan juga bisa disebabkan oleh pengkalibrasian alat pengukuran yang

digunakan.

2.5 Perumusan Teoritis Lain

Sejauh ini potensial sel standar diukur dari potensial setengah sel juga pada

keadaan standar sementara kebanyakan sel volta tidak beroperasi pada keadaan

standarnya. Perumusan teoritis dari keadaan non standarnya bisa dinyatakan

dalam persamaan Nerst.

Persamaan tersebut menunjukan perhitungan beda potensial dipengaruhi oleh

suhu, jumlah mol,dan aktivitas yang bisa dinyatakan dalam konsentrasi.

BAB III

PENUTUP