elektrolisa dan sel bahan bakar

7/23/2019 Elektrolisa Dan Sel Bahan Bakar

1/42

Elektrolisa dan Sel Bahan Bakar

(Electrolyzer & Fuel Cell)


2/42

Elektrolisis air

Peristiwa penguraian senyawa air (H2O) menjadioksigen (O2) dan hidrogen gas (H2) dengan

menggunakan aruslistrikyang melalui air tersebut.

Pada katode (reduksi), molekul air bereaksi denganmenangkap dua elektron, tereduksi menjadi gas H2

dan ion hidrokida (OH-).

4H2O (l) 4e-

2H2 (g) 4OH-

(!")

Pada anode (oksidasi), molekul hidroksida lainterurai menjadi gas oksigen(O2), melepaskan 4 ion

Hserta mengalirkan elektron ke katode.4OH-(a") 2O2 (g) 4H (a") 4e 2H2O ( l )
http://id.wikipedia.org/wiki/Airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Oksigenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektronhttp://id.wikipedia.org/wiki/Oksigenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Oksigenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Elektronhttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Hidrogenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Oksigenhttp://id.wikipedia.org/wiki/Air


3/42

Elektrolisis Air$lektroli%er adalah reaktor elektrokimia untuk

melakukan reaksi kimia peme&ahan air menjadi

hidrogen dan oksigen.'erujuk onersi $nergi, $lektrolisa adalah alat

konersi $nergi *istrik ke $nergi imia (H2).

ebalikan dari $lektrolisa adalah +el ahan akar() yaitu mengkonersi $nergi imia ke $nergi

*istrik.

)(.2

1)(_ 222 gasOgasHelektriktenagaOH ++

+e&ara termodinamika, kerja yang diperlukan untukmeme&ah air adalah sama dengan energi /ibb0s

GWel =

.

Kerja ini digunakan unuk menghantar muatan listrik (q) oleh

daya elektromotif E(emf)


4/42

!ukum Faraday" #ah$a kerja elektrolisa setara dengankece%atan %ertukaran kimia dalam kuantitias molar

Satu mol air menghasilkan sesuatu muatan q yang mengandungi (n) elektron' maka kerja listrik yang di%erlukan setia% selelektrolisis ialah"

nFEqEGWel ===

imana" n jumlah elektron' E emf atau #eda *oltaseantar elektroda' F konstanta Faraday E +oltasere*ersi#le (untuk %roses da%at #alik).

nFGVE revrev ==


5/42

,umlahan tenaga yang di%erlukan (1H)%ada elektrolisadise#ut se#agai +oltase -hermonetral

nF

HVtn

=

.ada kondisi standad +re*/0 +olt dan +tn/12 +olt.ada kondisi lain s##"

OHOH HHHH 222 +=

0

,)( ifrefii HTTCpH +=

i = H2, O

2, and

H2O


6/42

OHOH SSSS 222 +=

0

,ln.ln ifrefref

ii SP

PR

T

TCpS +

= i = H2dan

O2

0, 222 ln OHf

ref

OHOH STTCpS +

=

STHG = .Energi 3i##4s "

Fn

GVrev

.

=

Fn

HVtn

.

=


7/42

Hukum elektrolisis araday

. 3umlah %at yang dihasilkan di elektrodasebanding dengan jumlah arus listrik yangmelalui sel.

2. ila sejumlah tertentu arus listrik melaluisel, jumlah mol %at yang berubah dielektroda adalah konstan tidak bergantung

jenis %at. 'isalnya, kuantitas listrik yangdiperlukan untuk mengendapkan mol

logam monoalen adalah 5677(oulomb) tidak bergantung pada jenislogamnya.

adalah muatan yang dihasilkanbila arus ! (!mpere) mengalir

selama s.


8/42

Berdasarkan hukum Faraday' kece%atan %roduk hidrogen 'setara dengan kece%atan %er%indahan elektron %adaelektroda5elektroda atau setara dengan arus listrik

nF

Inn cFH =2

2Hn

F

kece%atan %enghasilan hidrogen (mol6det)'F konstanta Faraday (07899 C6mol)n jumlah elektron %er mol air ()

efisiensi Faraday6 dise#ut efisiensi arus.


9/42

Contoh Soal hukum elektrolisis Faraday

!rus sebesar 7,277 ! mengalir melaluipotensiometer yang dihubungkan se&ara seriselama 27 menit. +atu potensiometer memilikielektrode u8u+O4dan satunya adalah elektrode

Pt8 H2+O4 en&er. !nggap !r u 9 5:,6. ;entukana. jumlah u yang mengendap di potensiometer

pertama.b.


10/42

3awab

a. 3umlah muatan listrik yang lewat adalah7,277 = 27 = 57 9 247, 7 >eaksi yang terlibat adalah u2 2e-u, maka massa (w) u yang diendapkanadalah. w (g) 9 ?5:,6 (g mol-)82@ = ?247,7

()85677( mol-)@ 9 7,7A g

b. arena reaksinya 2H 2e-H2, olume

hidrogen yang dihasilkan (&m:) adalah.

(&m:) 9 ?22477 (&m:mol-)82@ =?247,7()85677( mol-)@ 9 2A,B6 &m:


11/42


12/42

.roses yang terjadi di dalam elektroliser yaitu air%ada #ahagian anoda didistri#usi ke mem#ran

engan *oltase yang mencuku%i maka ikatan antarahidrogen dan oksigen di dalam molekul air (!:) akan

#er%utus oleh gaya elektromoti* (E;F) dan aksidari%ada katalis %latinum

;em#ran tidak #isa dilalui oleh oksigen dan hanya%roton hidrogen yang da%at melaluinya' maka

hidrogen akan ter%isah darioksigen .roton (!


13/42

$le&troly%er&ells sta&k

;ank oCCeed water

Daterseparator

Dater

separator

$le&tri&supplier

ilter

ilter

ilte

r H2dryer

H2

losses

;o H2

storage

tank

eedwate

r

Daterpump

O2

entout

Sistem o%erasi elektroliser


14/42

Karakter Elektroleser

Tinjauan Beda Tegangan (Voltase):*oltase yang di%erlukan %ada elektroliser' meru%akan jumlah*oltase rangkaian ter#uka (+9)' *oltase akti*itas %olar (+act)dan *oltase %olarisasi ham#atan (+ohm)

Vel9 V

0

Va&t

Vohm

+oltase rangkaian ter#uka dinyatakan dengan %ersamaan =ernst"

+=

OH

PP

F

TREV

a

OHel

2

2/1

00

22.

ln.2

.

E9 *oltase re*' > konstanta gas ideal' -el suhu elektroliser

dan a!: akti*itas air antara anoda dan elektrolit dan #iasanya

diangga% /


15/42

( )[ ]2/1

00 22 .ln.2

.OH

el

PPF

TR

EV +=

F

GVE rev

.2

0

==

+oltan akti*iti %olar dari kedua elektrode ialahE

? 3 tenaga 3i##4s

= 0ln.2.

i

i

F

TR

V

el

ACT

9konstanta alih muatan, i 9 arus densitas danioialah arus densitas pertukaran.


16/42

ohoh RiV .=

oh

tR

=

di mana

Rohm

= hambatan membran, = konduktivitas membran

=

el

T

1

303

11268exp)00326.000514.0(

3adi


17/42

'odel yang dinyatakan +antarelli dan

'a&agno (2774)

IRI

I!VVel .ln.

0

0 +

+=

Felouwani et al. (2774) menyatakan model G-

elektrolisa dan sel bahan bakar

Documents