pengaruh konsentrasi larutan koh dan bentuk …eprints.umm.ac.id/42954/1/pendahuluan.pdf ·...
TRANSCRIPT
PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN KOH
DAN BENTUK ELEKTRODA STAINLESS STEEL
TERHADAP PRODUKSI GAS HIDROGEN DAN GAS
OKSIGEN PADA PROSES ELEKTROLISIS
TUGAS AKHIR
Disusun oleh :
DIAZ FAHREZA
NIM. 201410120311128
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN KOH
DAN BENTUK ELEKTRODA STAINLESS STEEL TERHADAP
PRODUKSI GAS HIDROGEN DAN GAS OKSIGEN
PADA PROSES ELEKTROLISIS
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
Disusun oleh :
DIAZ FAHREZA
NIM. 201410120311128
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PENGARUH KONSENTRASI LARUTAN KOH DAN BENTUK
ELEKTRODA STAINLESS STEEL TERHADAP PRODUKSI GAS
HIDROGEN DAN GAS OKSIGEN PADA PROSES ELEKTROLISIS
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh :
DIAZ FAHREZA
NIM. 201410120311128
Diterima dan Disetujui
Pada tanggal : 27 Oktober 2018
Dosen Pembimbing 1 Dosen Pembimbing 2
Dini Kurniawati, ST., MT Dr. Nur Subeki, ST., MT
NIP UMM : 108.0907.0478 NIP UMM : 108.9911.0356
Ketua Jurusan,
Murjito, ST., MT
NIP UMM : 108.9404.0313
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp (0341) 464318 Pes. 128. Fax. (0341) 460782 Malang 65144
iii
LEMBAR ASISTENSI BIMBINGAN TUGAS AKHIR (TA)
Nama Mahasiswa : Diaz Fahreza
Nomor Induk : 201410120311128
No. ST. Pemb. TA : E.3.d/171/FT/UMM/III/2018
Tgl. ST. TA Keluar : 21 Maret 2018
Judul TA : Pengaruh Konsentrasi Larutan KOH Dan Bentuk Elektroda
Stainless Steel Terhadap Produksi Gas Hidrogen Dan Gas
Oksigen Pada Proses Elektrolisis
Mengetahui : Malang, 26 April 2018
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing I
(Murjito, ST, MT) (Dini Kurniawati, ST., MT)
NIP UMM : 108.9404.0313 NIP UMM : 108.0907.0478
No Kegiatan Tgl
Konsultasi
Uraian Asistensi TTD Dosen
1 Judul TA & Bab 1
(Pendahuluan,
Latar Belakang,
Tujuan)
25 – 04 – 2018
08 – 05 – 2018
Pelajari jurnal-jurnal terkait
Perbaiki Penulisan dan hal-hal
terkait Bab I. Persiapkan Bab II
2 Bab II
(Tinjauan Teori)
28 – 05 – 2018 Perbaiki Penulisan Bab II
3 Bab III
(Metodologi)
13 – 07 – 2018
29 – 08 – 2018
Perbaiki Penulisan di Bab III
terkait kesiapan peralatan &
bahan untuk penelitian
Buat Tabel pengambilan data
4 Bab IV
(Perhitungan &
Pembahasan)
04 – 10 – 2018
Revisi Bab IV, Pembahasan
kurang tajam, gunakan jurnal-
jurnal yang sudah diperoleh
untuk membuat dan
mempertajam pembahasan.
5 Kesimpulan &
Seminar Hasil
11 – 10 – 2018
Buat Naskah publikasi,
Perbaiki daftar pustaka,
siapkan persentasi, siapkan
semhas.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG FAKULTAS TEKNIK – JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp (0341) 464318 Pes. 128. Fax. (0341) 460782 Malang 65144
iv
LEMBAR ASISTENSI BIMBINGAN TUGAS AKHIR (TA) Nama Mahasiswa : Diaz Fahreza
Nomor Induk : 201410120311128
No. ST. Pemb. TA : E.3.d/171/FT/UMM/III/2018
Tgl. ST. TA Keluar : 21 Maret 2018
Judul TA : Pengaruh Konsentrasi Larutan KOH Dan Bentuk Elektroda
Stainless Steel Terhadap Produksi Gas Hidrogen Dan Gas
Oksigen Pada Proses Elektrolisis
Mengetahui : Malang, 26 April 2018
Ketua Jurusan Teknik Mesin Dosen Pembimbing II
(Murjito, ST, MT) (Dr. Nur Subeki, ST., MT)
NIP UMM : 108.9404.0313 NIP UMM : 108.9911.0356
No Kegiatan Tgl
Konsultasi
Uraian Asistensi TTD Dosen
1 Judul TA & Bab 1
(Pendahuluan,
Latar Belakang,
Tujuan)
09 – 05 – 2018
15 – 05 – 2018
Dibandingkan antara elektroda
Karbon dengan Stainless Steel
Revisi Latar Belakang
2 Bab II
(Tinjauan Teori)
22 – 05 – 2018
17 – 07 – 2018
Revisi Latar Belakang
Revisi Bab II & III
3 Bab III
(Metodologi)
20 – 07 – 2018
Revisi Metode Penelitian
dilanjut Bab IV
4 Bab IV
(Perhitungan &
Pembahasan)
01 – 07 – 2018 ACC Bab IV
5 Kesimpulan
23 – 10 – 2018 ACC Bab V
v
SURAT PERNYATAAN
KEASLIAN TULISAN
Yang bertanda tangan di bawah ini
Nama : DIAZ FAHREZA
NIM : 201410120311128
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tugas Akhir dengan judul:
Pengaruh Konsentrasi Larutan KOH dan Bentuk Elektroda Stainless
Steel terhadap Produksi Gas Hidrogen dan Gas Oksigen pada Proses
Elektrolisis.
Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya
ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar
akademik di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat
yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian ataupun
keseluruhan, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan
disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.
2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat
unsur-unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN
dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH
DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang berlaku.
3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS
ROYALTI NON EKSKLUSIF.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan
sebagaimana mestinya.
Malang, 27 Oktober 2018
Koordinator
Plagiasi
M. Irkham Mamungkas, ST., MT
Yang Menyatakan,
Diaz Fahreza
NIM. 201410120311128
Koordinator
Naskah Publikasi
Ary Dwiastuti, S. Pd
vi
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat
dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah tugas akhir ini. Penulis dalam
menyusun naskah tugas akhir ini tidak lepas dari dukungan berbagai pihak. Oleh
karena itu, penulis tidak lupa menyampaikan ucapan terima kasih kepada:
Ibu Dini Kurniawati, ST., MT, selaku Pembimbing 1 yang telah memberikan
pengarahan, wawasan dan bimbingan dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Bapak Dr. Nur Subeki, ST., MT, selaku Pembimbing 2 yang telah memberikan
pengetahuan, pengarahan dan koreksi dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Bapak Murjito, ST., MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah
memberikan kesempatan dan fasilitas dalam memperlancar penelitian dan
penyusunan naskah tugas akhir ini.
Bapak Budiono, S.Si., MT, selaku kepala Laboratorium Fisika Jurusan Teknik
Mesin yang telah banyak memberikan arahan dan wawasan dalam penyusunan
naskah tugas akhir ini.
Ucapan terima kasih secara khusus penulis sampaikan kepada kedua orang tua
tercinta Delfi Hamzah dan Yulia Roza yang telah mendukung dan memberikan
motivasi kepada penulis dalam penyelesaian penyusunan naskah tugas akhir ini.
Rekan-rekan penulis, dan si “Dia” yang telah banyak memberikan bantuan
berupa buku, jurnal, artikel, dan semangat serta perhatiannya yang diperlukan
dalam penelitian dan penyusunan naskah tugas akhir ini.
Akhirnya semoga Allah SWT memberikan balasan yang baik kepada semua
pihak yang membantu dalam penyusunan naskah tugas akhir ini.
Malang, 27 Oktober 2018
Penulis,
Diaz Fahreza
NIM. 201410120311128
vii
ABSTRAK
Pengaruh Konsentrasi Larutan KOH dan Bentuk Elektroda Stainless Steel terhadap
Produksi Gas Hidrogen dan Gas Oksigen Pada Proses Elektrolisis.
Oleh :
DIAZ FAHREZA
201410120311128
Tujuan dalam penelitian ini yaitu untuk meneliti pengaruh bentuk elektroda dan
konsentrasi larutan yang digunakan serta memprediksi jumlah gas yang dihasilkan
selama proses elektrolisis. Elektrolisis merupakan metode pengubah senyawa
penyusun air ( O) menjadi Hidrogen ( ) dan Oksigen ( ). Faktor yang
mempengaruhi produksi hidrogen dan oksigen selama proses elektrolisis adalah
konsentrasi larutan elektrolit dan luas permukaan elektroda, sehingga konsentrasi
larutan dan luas permukaan elektroda menjadi variabel bebas dan jumlah gas yang
dihasilkan merupakan variabel terikat dalam penelitian ini. Elektroda yang digunakan
yaitu stainless steel dan larutan elektrolit yang digunakan adalah larutan KOH. Hasil
penelitian yang didapatkan yaitu jumlah produksi gas terbanyak terdapat pada
elektroda spiral dengan konsentrasi 12%. Sehingga jumlah gas yang dihasilkan
selama proses elektrolisis pada elektroda spiral dapat diprediksi dengan persamaan
regresi Y = -14,392 + 25,214X untuk gas Hidrogen dan Y = -5,926 + 13,677X untuk
Oksigen.
Kata kunci: Elektrolisis, Hidrogen, Oksigen, Stainless steel, KOH.
viii
ABSTRACT
The influence of the concentration of a solution of KOH and shape Stainless Steel
Electrode against the production of hydrogen Gas and oxygen Gas in the process of
Electrolysis
By :
DIAZ FAHREZA
201410120311128
The aim in this study is to examine the influence of the shape of the electrodes
and the concentration of the substance used, as well as predicting the amount of gas
produced during the process of electrolysis. Electrolysis is a method of modifier
compounds constituents of water ( O) into hydrogen ( ) and oxygen ( ). Factors
that affect the production of hydrogen and oxygen during the process of electrolysis
is the concentration of the electrolyte solution and the surface area of the electrode,
so the concentration of the solution and the surface area of the electrodes becomes
free and variable amount of gas the resulting variable is bound in this research. The
electrode being used that is stainless steel and the electrolyte solution used is a
solution of KOH. The research results obtained the most amount of gas production
that is contained on the spiral electrode with concentration of 12%. So that the
amount of gas produced during the process of electrolysis on spiral electrode can be
predicted by the regression equation Y =-14.392 + 25, 214X for hydrogen gas and Y
=-5.926 + 13, 677X for oxygen.
Key words: Electrolysis, Hydrogen, Oxygen, Stainless Steel, KOH.
ix
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur ke hadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat
dan hidayahNya penulis dapat menyelesaikan naskah Tugas Akhir yang berjudul:
Pengaruh Konsentrasi Larutan KOH dan Bentuk Elektroda Stainless Steel terhadap
Produksi Gas Hidrogen dan Gas Oksigen pada Proses Elektrolisis
Dalam tulisan naskah Tugas Akhir ini disajikan pokok-pokok bahasan yang meliputi:
Bab I Pendahuluan, menjelaskan latar belakang penelitian, rumusan masalah
penelitian, tujuan penelitian dan manfaat penelitian.
Bab II Kajian Teori, menjelaskan beberapa penelitian terdahulu yang telah
dilakukan, beberapa teori yang digunakan dalam pembahasan penelitian ini
diantaranya teori faraday, elektrolisis, reaksi kimia, analisis regresi.
Bab III Metodologi Penelitian, menjelaskan rancangan penelitian, alat dan bahan
yang digunakan dalam penelitian, prosedur penelitian dan metode analisis data
penelitian.
Bab IV Hasil Penelitian dan Pembahasan, menjelaskan pengolahan data
penelitian, penyajian data hasil penelitian dan analisis data penelitian serta
pembahasan terhadap hasil penelitian.
Bab V Kesimpulan dan Saran, menjelaskan kesimpulan dari hasil pengolahan
dan analisis data penelitian serta saran-saran yang dapat dikemukakan.
Sangat disadari bahwa naskah tesis ini masih banyak kekurangannya, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan saran yang membangun agar tulisan ini lebih
sempurna dan bermanfaat bagi yang memerlukannya
x
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................................... ii
LEMBAR ASISTENSI BIMBINGAN TUGAS AKHIR (TA 1) ................................ iii
LEMBAR ASISTENSI BIMBINGAN TUGAS AKHIR (TA 2) ................................ iv
SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ...................................................... v
UCAPAN TERIMA KASIH ........................................................................................ vi
ABSTRAK .................................................................................................................. vii
ABSTRACT ................................................................................................................. viii
KATA PENGANTAR ................................................................................................. ix
DAFTAR ISI ................................................................................................................. x
DAFTAR TABEL ...................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. xiv
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................. 1
1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 4
1.3 Tujuan Penelitian ........................................................................................ 4
1.4 Batasan Masalah ......................................................................................... 4
1.5 Manfaat ....................................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................................... 6
2.1 Penelitian Terdahulu ................................................................................... 6
2.2 Elektrolisis Air ............................................................................................ 7
2.3 Elektrolit ................................................................................................... 10
2.4 Air ............................................................................................................. 11
2.5 Larutan KOH ............................................................................................ 12
2.6 Elektroda ................................................................................................... 13
2.6.1 Jenis Elektroda ...................................................................................... 14
2.7 Stainless Steel ........................................................................................... 15
2.8 Gas Hidrogen ............................................................................................ 17
2.9 Gas Oksigen .............................................................................................. 17
2.10 Menghitung Jumlah Gas yang Dihasilkan ................................................ 19
xi
2.10.1 Perhitungan Secara Teoritis ............................................................... 19
2.10.2 Perhitungan Secara Eksperimen ........................................................ 19
2.11 Menghitung Energi yang digunakan pada Proses Elektrolisis ................ 20
BAB III METODE PENELITIAN.............................................................................. 21
3.1 Waktu dan Tempat Peneltian................................................................... 21
3.2 Diagram Alir Penelitian ........................................................................... 21
3.3 Alat dan Bahan ........................................................................................ 22
3.3.1 Alat Penelitian ..................................................................................... 22
3.3.2 Bahan Penelitian .................................................................................. 25
3.4 Variabel Penelitian .................................................................................. 26
3.4.1 Variabel Bebas ..................................................................................... 26
3.4.2 Variabel Tetap ..................................................................................... 26
3.4.3 Variabel Terikat ................................................................................... 26
3.5 Rancangan Alat ....................................................................................... 27
3.6 Prosedur Penelitian .................................................................................. 27
3.6.1 Perangkaian Elektroda ......................................................................... 27
3.6.2 Pencampuran KOH .............................................................................. 27
3.6.3 Pengisian Larutan ................................................................................. 27
3.6.4 Penyambungan Arus Listrik ................................................................. 29
3.6.5 Penyambungan Selang Gas ................................................................. 28
3.6.6 Pengambilan Data ................................................................................ 28
BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN PEMBAHASAN ......................................... 30
4.1 Data Hasil Penelitian ............................................................................... 30
4.2 Pembahasan ............................................................................................. 32
4.2.1 Pengaruh Konsentrasi Larutan terhadap Produksi Gas. ...................... 32
4.2.2 Pengaruh Bentuk Elektroda terhadap Produksi Gas. .......................... 33
4.3 Analisis Data. ........................................................................................... 34
4.3.1 Multiple R ............................................................................................ 39
4.3.2 R Square (R2) ...................................................................................... 39
4.3.3 Adjusted R Square ............................................................................... 39
4.3.4 Standard Error .................................................................................... 40
xii
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 42
5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 42
5.2 Saran ........................................................................................................ 43
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR TABEL
2.1 Ketetapan Fisika Air.................................................................................
2.2 Sifat Fisika dan Kimia Air........................................................................
2.3 Sifat Fisika KOH .....................................................................................
2.4 Sifat Kimia KOH......................................................................................
2.5 Klasifikasi Stainless Steel.........................................................................
2.6 Sifat Fisika dan Kimia Stainless Steel.......................................................
2.7 Sifat Fisika Gas Hidrogen.........................................................................
2.8 Sifat Fisika Gas Oksigen...........................................................................
4.1 Data Produksi Gas Hidrogen....................................................................
4.2 Data Produksi Gas Oksigen......................................................................
4.3 Data Perubahan Volume Larutan beserta Massa Elektroda......................
4.4 Data Perubahan Volume Larutan beserta Massa Elektroda (Lanjutan).....
4.5 Statistik Deskriptif Elektroda Pipa Silinder..............................................
4.6 Statistik Deskriptif Elektroda Spiral.........................................................
4.7 Statistik Deskriptif Elektroda Lempeng...................................................
4.8 Regression Statistics pada pipa silinder....................................................
4.9 Regression Statistics pada pipa silinder...................................................
4.10 Regression Statistics pada Spiral..............................................................
4.11 Regression Statistics pada Spiral..............................................................
4.12 Regression Statistics pada Lempeng........................................................
4.13 Regression Statistics pada Lempeng.........................................................
4.14 Hasil Persamaan Regresi..........................................................................
1
2
1
2
1
3
1
3
1
6
1
6
1
8
1
9
3
0
3
0
3
1
3
xiv
DAFTAR GAMBAR
2.1 Elektrolisis Air.............................................................................................
3.1 Diagram Alir Penelitian...............................................................................
3.2 Tabung Elektrolizer.....................................................................................
3.3 Elektroda Lempeng......................................................................................
3.4 Elektroda Pipa Silinder................................................................................
3.5 Elektroda Spiral...........................................................................................
3.6 Kabel...........................................................................................................
3.7 Power Supplay.............................................................................................
3.8 Avometer.....................................................................................................
3.9 Tabung Gas..................................................................................................
3.10 Akuades.......................................................................................................
3.11 Padatan KOH...............................................................................................
3.12 Desain Alat..................................................................................................
4.1 Pengaruh kosentrasi Larutan terhadap Volume pada produksi Hidrogen...
4.2 Pengaruh kosentrasi Larutan terhadap Volume pada produksi Oksigen.....
4.3 Grafik Skewness Positif...............................................................................
10
22
23
23
23
24
24
24
25
25
26
26
28
34
34
37
DAFTAR PUSTAKA
Abdurrohman A, Isana S. Produksi Gas Hidrogen menggunakan Elektroda Stainless
Steel/Fe-Co-Ni dengan Media Tepung Biji Rambutan. Prosiding Seminar
Nasional Kimia. Yogyakarta. 2017: 260-261.
Achmad, Hiskia. 1992. Elektro kimia dan kinetika kimia. Bandung: Citra Aditya
Bakti.
Craig E, Brian E. Low Voltage Electrolysis of Water. US 8.444,847 B1. 2013.
EG&G Technical Services.Inc. 2004. Fuel Cell Handbook. US: Department of
Energy
Gupta, V. 2002. Statistical Analysis with excel. Canada: VJ Books Inc
Isana S. Perilaku Sel Elektrolisis Air dengan Elektroda Stainless Steel. Prosiding
Seminar Nasional Kimia dan Pendidikan Kimia. Yogyakarta. 2010: 7-8.
Jeremy LH, Aaron LH. Water Electrolysis Systems and Methods. US 8,940,151 B1.
2015.
Masaharu U, Shuhei W. Electrolytic Cell for Hydrogen Peroxde Production and
Process for Producing Hydrogen Peroxde. US 6,767,447 B2. 2004.
Rivai, H. 1995. Asas Pemeriksaan Kimia. Jakarta: UI-Press.
Stephen H, St. Ives. Electrolysis Method for Producing Hydrogen and Oxygen.
4,107,008(Patent). 1978.
Wiryosumarto, H. 2004. Teknologi pengelasan logam. Jakarta: PT. Pradya Paramita.