reaksi evolusi hidrogen menggunakan … · reaksi evolusi hidrogen menggunakan media tepung mocaf...
TRANSCRIPT
REAKSI EVOLUSI HIDROGEN MENGGUNAKAN MEDIA TEPUNG
MOCAF DENGAN ELEKTRODA STAINLESS STEEL/ Fe-Co-Ni SECARA ELEKTROLISIS
SKRIPSI
Diajukan kepada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Yogyakarta untuk Memenuhi Sebagian
Persyaratan guna Memperoleh Gelar Sarjana Sains Kimia
Oleh:
YULIA ARIE ASTUTI NIM 12307141043
PROGRAM STUDI KIMIA
JURUSAN PENDIDIKAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA 2016
ii
iii
iv
v
MOTTO
“Sesungguhnya bersama kesulitan pasti ada kemudahan”
(QS. Al-Insyirah (94): 6)
“... Dan sungguh kelak Tuhanmu pasti memberikan karunia-Nya kepadamu
sehingga engkau menjadi puas.”
(QS. Ad-Duha (93): 5)
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan menyebut nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha
Penyayang
Alhamdulillah, segala puji bagi Allah Tuhan seluruh alam, dan shalawat dan
salam selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW, saya dapat
menyelesaikan Tugas Akhir Skripsi.
Tugas Akhir Skripsi ini saya persembahkan untuk
● Orang tuaku tercinta, Bapak Suyoto dan Ibu Feni Suriyani yang
telah membesarkanku dan mendidikku hingga saat ini.
● Adik-adikku yang terkasih Yulis dan Yayan, Andra, Iif, Elsa, Ega,
Desti, yang selalu menghiburku dan mendukungku.
● Untuk paman, bibi, dan simbahku yang selalu menyayangi dan
menyemangatiku.
● Sahabat-sahabatku Uul, Upik, Nisa, Depe, Meri, Tyas, Robby dan
Ena, Ridwan, dan Hafiz yang telah menemaniku selama tahun-tahun
ini.
● Semua teman-teman Kimia Subsidi’12
● Almamaterku Universitas Negeri Yogyakarta
vii
REAKSI EVOLUSI HIDROGEN MENGGUNAKAN MEDIA TEPUNG
MOCAF DENGAN ELEKTRODA STAINLESS STEEL/ Fe-Co-Ni SECARA ELEKTROLISIS
Oleh :
Yulia Arie Astuti
NIM. 12307141043
Pembimbing: Dr. Isana Supiah Yosephine Louise, M. Si
ABSTRAK
Kebutuhan energi primer dunia meningkat cukup tinggi seiring dengan pertumbuhan populasi dan perkembangan ekonomi dunia. Oleh karena itu, diperlukan penelitian untuk mencari dan mengoptimalkan sumber energi alternatif
dan terbarukan, salah satunya adalah gas hidrogen. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui aktivitas elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni serta
mengetahui kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air pada kondisi basa dalam media tepung mocaf (modified cassava flour).
Proses produksi gas H2 dilakukan menggunakan metode voltametri siklik
pada laju penyapuan 50 mV/s dengan variasi konsentrasi media tepung mocaf sebesar 0-10 gram per liter air dan ditambahkan NaHCO3 sebanyak 5 gram per
liter larutan. Proses elektolisis secara voltametri siklik menunjukkan adanya
peningkatan aktivitas produksi gas H2 dengan menggunakan elektroda stainless
steel/Fe-Co-Ni. Kinerja optimum elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni terjadi pada konsentrasi tepung mocaf sebesar 3 gram/L yang meningkatkan produksi gas
hidrogen sebesar 21,19%. Adanya tepung mocaf pada elektrolisis menggunakan elektroda stainless steel akan menghambat proses elektrogenerasi hidrogen sehingga kondisi optimum elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektoda
stainless steel adalah ketika tidak terdapat tepung mocaf di dalam larutan.
Kata kunci: elektrolisis, reaksi evolusi hidrogen, mocaf, voltametri
viii
HYDROGEN EVOLUTION REACTION USING STAINLESS STEEL/Fe-
Co-Ni ELECTRODE WITH MOCAF FLOUR
By : Yulia Arie Astuti
NIM. 12307141043
Supervisor: Dr. Isana Supiah Yosephine Louise, M. Si
ABSTRACT
The world energy demand is increasing significantly because of population growth and world economy development, so it is necessary to conduct
the research to finding and optimizing alternative energy resource and renewable, such as hydrogen gas. This research studied about stainless steel and stainless steel/Fe-Co-Ni electrodes activity and optimum condition of hydrogen evolution
reaction in water electrolysis on base condition process with mocaf (modified cassava flour).
Hydrogen gas production process carried out by cyclic voltammetry method at sweeping rate 50 mV/s with addition of 0-10 grams of mocaf per liter of water and NaHCO3 5 grams per liter of solution.
Electrolysis by cyclic voltammetry shown that the activity of stainless steel/Fe-Co-Ni electrode increase in addition of mocaf. The optimum condition of
hydrogen evolution reaction using stainless steel/Fe-Co-Ni electrode is in addition of 3 grams/L mocaf that will increasing the hydrogen production up to 21,19%. But, the addition of mocaf eventually causes the surface covering on stainless
steel electrode so the electrolysis process is less effective.
Keywords: electrolysis, hydrogen evolution reaction, mocaf, voltammetry
ix
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat,
karunia, dan hidayah-Nya sehingga skripsi ini mampu penulis selesaikan.
Sholawat serta salam semoga terlimpah kepada Nabi Muhammad SAW beserta
keluarga, sahabat, dan para pengikutnya sampai hari kiamat.
Skripsi berjudul “Reaksi Evolusi Hidrogen Menggunakan Media Tepung
Mocaf dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni secara Elektrolisis” telah dapat
diselesaikan dengan baik sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar
sarjana sains pada Jurusan Pendidikan Kimia di FMIPA Universitas Negeri
Yogyakarta. Penelitian dan penulisan skripsi ini tidak mungkin terlaksana dan
dapat diselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis
ingin menyampaikan ungkapan terima kasih kepada:
1. Bapak Dr. Hartono selaku Dekan FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
2. Bapak Drs. Jaslin Ikhsan, M.App.Sc., Ph.D selaku Ketua dan Koordinator
Tugas Akhir Skripsi Program Studi Kimia, Jurusan Pendidikan Kimia
Universitas Negeri Yogyakarta, serta sekretaris penguji atas pertanyaan,
kritik, dan saran yang diberikan.
3. Bapak Rer. Nat. Senam selaku Dosen Penasehat Akademik.
4. Ibu Dr. Isana Supiah Yosephine Louise, M.Si selaku dosen pembimbing
utama yang telah memberikan bimbingan, pengarahan, saran, dan
masukannya.
x
5. Bapak Heru Pratomo Al., M.Si selaku penguji utama, atas pertanyaan,
kritik, dan saran yang diberikan.
6. Bapak Dr. Crys Fajar Partana, M.Si selaku penguji pendamping, atas
pertanyaan, kritik, dan saran yang diberikan.
7. Seluruh Dosen, Staf, dan Laboran Jurusan Pendidikan Kimia FMIPA
UNY yang telah banyak membatu selama perkuliahan dan penelitian.
8. Uul, Upik, Nisa, Depe, Meri, Tyas, Robby, Ena, Ridwan, dan Hafiz yang
selalu memberi dukungan, semangat, motivasi, dan doa.
9. Teman-teman Kimia Subsidi 2012 yang selalu memberi motivasi dan doa.
10. Dhaulika Maysarrah, mitra kerja selama penelitian yang sudah
memberikan bantuan tenaga dan motivasi.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan, oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak
demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita
semua. Aamiin.
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
Yogyakarta, Juni 2016
Penulis
xi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ......................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN .......................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................... iv
HALAMAN MOTTO ........................................................................................ v
HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ vi
ABSTRAK ......................................................................................................... vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ....................................................................................... ix
DAFTAR ISI ...................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah ........................................................................ 1
B. Identifikasi Masalah ............................................................................... 4
C. Pembatasan Masalah .............................................................................. 4
D. Perumusan Masalah ............................................................................... 5
E. Tujuan Penelitian ................................................................................... 6
F. Manfaat Penelitian ................................................................................. 6
xii
BAB II KAJIAN TEORI
A. Deskripsi Teori ...................................................................................... 7
1. Gas Hidrogen ..................................................................................... 7
2. Reaksi Evolusi Hidrogen ................................................................... 8
3. Elektrolisis ......................................................................................... 9
4. Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni .................... 11
5. Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) ........................................ 14
6. eDAQ EChem ................................................................................... 16
B. Penelitian yang Relevan ......................................................................... 18
C. Kerangka Berpikir................................................................................... 19
BAB III METODE PENELITIAN
A. Subjek dan Objek Penelitian .................................................................. 21
B. Variabel Penelitian ................................................................................. 21
C. Alat dan Bahan ....................................................................................... 22
D. Prosedur Penelitian ................................................................................ 22
E. Teknik Analisis Data ............................................................................. 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel ................. 25
B. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni.. 28
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ............................................................................................ 32
B. Saran ...................................................................................................... 32
xiii
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 34
LAMPIRAN ....................................................................................................... 37
xiv
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1. Potensial- lebih Beberapa Jenis Gas ..................................................... 11
Tabel 2. Kandungan Logam Stainless Steel Tipe S-430 .................................... 13
Tabel 3. Data Hasil Karakterisasi GSA ............................................................. 14
Tabel 4. Sifat Fisika dan Kimia Partikel Pati Singkong dan Mocaf .................. 15
Tabel 5. Nama Sampel dan Variasi Konsentrasi Tepung Mocaf dalam
Penelitian .............................................................................................. 23
Tabel 6. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan
Elektroda Stainless Steel ...................................................................... 25
Tabel 7. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan
Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni...................................................... 28
Tabel 8. Efisiensi dan Potensial-Lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen Meng-
gunakan Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni......... 44
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1. Reaksi Evolusi Hidrogen ................................................................ 9
Gambar 2. Proses Pelapisan Stainless Steel oleh Kromium Oksida ................ 12
Gambar 3. Struktur Molekul Amilosa .............................................................. 16
Gambar 4. Kurva Voltamogram Siklik ............................................................ 17
Gambar 5. (a) Hubungan antara Potensial dengan Waktu dan (b) Voltamo-
gram Linear .................................................................................... 18
Gambar 6. Grafik Perbandingan Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dan
Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel .............. 26
Gambar 7. Grafik Perbandingan Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dan
Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-
Ni ................................................................................................... 29
Gambar 8. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana
Basa Tanpa Media Tepung Mocaf ................................................. 40
Gambar 9. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana
Basa dengan Media Tepung Mocaf ............................................... 41
Gambar 10. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam
Suasana Basa Tanpa Media Tepung Mocaf ............................... 42
Gambar 11. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam
Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf .............................. 43
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran 1. Diagram Alir Proses .................................................................... 38
Lampiran 2. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen
Menggunakan Elektroda Stainless Steel ..................................... 41
Lampiran 3. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen
Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni .................... 43
Lampiran 4. Efisiensi dan Potensial- lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen ...... 45
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Permasalahan energi merupakan permasalahan yang tidak pernah lepas
diperbincangkan diseluruh dunia. Kebutuhan energi primer dunia diperkirakan
akan meningkat cukup tinggi seiring dengan pertumbuhan populasi dan
perkembangan ekonomi dunia (International Energy Agency, 2013: 91-92).
Kebutuhan energi primer dunia meningkat sekitar 45% lebih tinggi dibandingkan
tahun 2011 (Sudirman S., 2014: 12).
Ketergantungan manusia akan energi, terlebih energi fosil, membuat
persediaan energi fosil semakin menipis. Berdasarkan Kementerian ESDM
(2012:24), ketergantungan terhadap bahan bakar minyak masih dominan, yakni
mencapai 49,7% sementara pemanfaatan energi baru terbarukan (EBT) masih
sekitar 6%. Total konsumsi energi di Indonesia pada periode 2013 per jenis energi
adalah sebesar 168,56 juta TOE (Tonnes Oil Equivalent), dengan rincian
konsumsi batubara sebanyak 18,26 TOE, gas sebanyak 24,84 TOE, minyak
sebanyak 70,08 TOE, listrik sebanyak 16,21 TOE, biofuel sebanyak 0,66 TOE,
biomassa tradisional sebanyak 32,11 TOE, dan EBT lainnya sebanyak 6,39 TOE
(Sudirman S., 2014: 150-151).
Kebutuhan energi yang sangat tinggi dapat mempercepat habisnya
persediaan sumber energi fosil, sedangkan cadangan energi fosil Indonesia
semakin berkurang. Cadangan minyak bumi Indonesia hanya berkisar 0,5%
cadangan energi dunia yang sebagian besar terdapat di Sumatera yakni 62% dari
2
total cadangan minyak bumi nasional, sedangkan cadangan gas bumi dan batubara
masing-masing 0,2% dan 0,8% dari total cadangan energi dunia (Sudirman S.,
2014: 31-32). Selain itu, meningkatnya penggunaan energi fosil mendorong
peningkatan emisi gas CO2 dan dapat menyebabkan timbulnya berbagai macam
pencemaran lingkungan. Oleh karena itu, diperlukan penelitian untuk mencari dan
mengoptimalkan sumber energi alternatif.
Salah satu energi alternatif dan terbarukan yang menjadi perhatian saat ini
adalah gas hidrogen. Hidrogen merupakan gas paling ringan dengan kelimpahan
paling besar di bumi, yaitu sekitar 11,2% dalam massa air. Hidrogen
dipertimbangkan sebagai bahan bakar yang sangat penting dan menjanjikan
karena menghasilkan energi yang tinggi serta emisi yang rendah saat dikonsumsi.
Gas hidrogen dapat diperoleh dengan berbagai metode, antara lain adalah steam
reforming, gasifikasi batubara, gasifikasi biomassa, pirolisis, elektrolisis, dan lain-
lain (Oxtoby, 2003: 203). Elektrolisis merupakan metode paling sederhana dalam
proses produksi gas hidrogen. Produksi gas hidrogen secara elektrolisis dapat
dilakukan menggunakan senyawa yang banyak mengandung unsur hidrogen,
salah satunya adalah air (Sugiyarto, 2004: 144).
Elektrolisis air merupakan proses untuk menghasilkan gas H2 dan O2 murni
dengan pemanfaatan energi listrik pada sistem. Proses yang lebih ditujukan pada
produksi H2 disebut reaksi evolusi hidrogen. Penelitian mengenai reaksi evolusi
hidrogen telah banyak dilakukan untuk memperoleh gas hidrogen melalui metode
elektrolisis air dengan menggunakan energi listrik yang lebih sedikit, biaya yang
3
rendah dan dapat di produksi dengan skala yang besar, serta sedikit menghasikan
emisi atau limbah.
Kandah (2014) dalam penelitiannya menyebutkan bahwa kesulitan dalam
elektrolisis air untuk menghasilkan gas hidrogen berkaitan dengan jenis elektrolit,
jarak antar elektroda, morfologi permukaan elektroda (halus atau kasar), area
efektif elektroda, dan adanya kemungkinan korosi pada logam yang digunakan
sebagai elektroda. Oleh karena itu, dilakukan berbagai penelitian untuk
meningkatkan produksi gas hidrogen pada elektrolisis air, terutama penelitian
pada elektroda dan katalis yang digunakan. Olivares-Ramirez dkk. (2007) dan
Isana (2014) telah mempelajari bahwa stainless steel efisien digunakan sebagai
elektroda pada reaksi evolusi hidrogen. Demikian juga stainless steel yang telah
mengalami coating dengan logam terner (Isana dkk., 2012) maupun biner (Isana
dkk., 2013) dapat digunakan sebagai elektroda pada reaksi evolusi hidrogen.
Paduan logam Fe-Co-Ni yang digunakan untuk melapisi elektroda stainless steel
dengan komposisi Fe = 57,09%, Co = 0,22%, dan Ni = 0,74% dapat menghasilkan
gas hidrogen dengan efisiensi sebesar 32,2% lebih baik dibandingkan
menggunakan elektroda stainless steel saja (Isana dkk., 2012).
Penelitian tentang katalis basa yang digunakan dalam elektolisis air telah
dilakukan oleh Jabar dan Ibrahim (2013) dan menemukan bahwa penggunaan
NaHCO3 memiliki kemampuan yang lebih baik sebagai katalis dalam reaksi
evolusi hidrogen dibandingkan dengan NaOH. Penambahan NaHCO3 mampu
mengkatalisis proses pemecahan molekul H2O melalui proses elektrokimia (Isana
dkk., 2012 dan Isana dkk., 2013).
4
Dalam penelitian ini, selain melakukan rekayasa terhadap elektroda
stainless steel dengan mendeposisikan logam Fe-Co-Ni sebagai elektrokatalis dan
elektrolit NaHCO3, tepung mocaf (modified cassava flour) dengan beragam
variasi konsentrasi ditambahkan ke dalam air untuk mengetahui pengaruhnya
terhadap elektrogenerasi hidrogen pada saat elektrolisis.
B. Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang diuraikan dapat diidentifikasi
permasalahan-permasalahan sebagai berikut:
1. Jenis bahan untuk melapisi elektroda stainless steel.
2. Metode yang digunakan untuk pembuatan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni.
3. Jenis dan tipe elektrolit yang digunakan dalam elektrolisis.
4. Jenis tepung yang digunakan sebagai mediator.
5. Morfologi permukaan elektroda (halus atau kasar dan berpori atau tidak
berpori), area efektif elektroda dan luas spesifik.
6. Efisiensi evolusi gas hidrogen.
C. Pembatasan Masalah
Berdasarkan berbagai permasalahan diatas, maka dapat diberikan
pembatasan guna memperjelas ruang lingkup penelitian sebagai berikut:
1. Elektroda yang digunakan adalah elektroda stainless steel yang dilapisi oleh
elektrokatalis Fe-Co-Ni dengan perbandingan mol 1:1:1.
5
2. Metode yang digunakan untuk pembuatan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni
adalah metode elektrodeposisi dengan voltametri linear.
3. Jenis elektrolit yang digunakan merupakan elektrolit basa yaitu NaHCO3
dengan konsentrasi 5 gram per liter.
4. Jenis tepung yang ditambahkan sebagai mediator adalah tepung mocaf
dengan konsentrasi 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 gram per liter.
5. Efisiensi gas hidrogen merupakan kualitas gas hidrogen dibandingkan dengan
penelitian sebelumnya dan jumlah gas hidrogen yang mampu diserap oleh
elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni dengan metode voltametri siklis dengan
alat eDAQ EChem.
D. Perumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan batasan masalah diatas, perumusan
masalah dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai berikut:
1. Bagaimana aktivitas elektroda stainless steel pada elektrolisis air dalam
media tepung mocaf?
2. Bagaimana aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air
dalam media tepung mocaf?
3. Bagaimana kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis
air dalam media tepung mocaf?
6
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah di atas, maka tujuan penelitian ini adalah:
1. Mengetahui aktivitas elektroda stainless steel pada elektrolisis air dalam
media tepung mocaf.
2. Mengetahui aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air
dalam media tepung mocaf.
3. Mengetahui kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis
air dalam media tepung mocaf.
F. Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberi informasi mengenai aktivitas elektroda stainless steel pada
elektrolisis air dalam media tepung mocaf.
2. Memberi informasi mengenai aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni
pada elektrolisis air dalam media tepung mocaf.
3. Memberi informasi mengenai kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen
pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel dan stainless
steel/Fe-Co-Ni dalam media tepung mocaf.
7
BAB II
KAJIAN TEORI
A. Deskripsi Teori
1. Gas Hidrogen
Hidrogen adalah unsur paling sederhana yang terdiri atas satu proton dan
satu elektron, dan paling melimpah di alam semesta. Sebagian besar hidrogen di
bumi ada sebagai air (Saito, 2004: 55). Hidrogen menyusun 11,2% dari massa air
sehingga tersedia secara melimpah hampir di seluruh tempat di permukaan Bumi.
Namun demikian, kadar hidrogen bebas di dalam atmosfer sangat kecil, yakni
kurang dari 0,001% (Oxtoby, et al, 2003: 202).
Gas ini adalah gas paling ringan diantara gas-gas yang telah dikenal saat ini.
Pada temperatur dan tekanan standar, gas hidrogen adalah gas yang tidak
berwarna, tidak berbau, dan tidak berasa, serta mudah terbakar. Gas ini mudah
terbakar dengan nyala yang tidak berwarna dan melepaskan panas yang besar.
Pembakaran gas hidrogen menghasilkan energi cukup besar, sehingga dapat
digunakan sebagi bahan bakar. Persamaan reaksi pembakaran gas hidrogen
dituliskan seperti persamaan:
H2(g) + ⁄ O2(g) → H2O(l) ∆H= -286 kJ
Artinya 1 mol hidrogen dapat menghasilkan energi sebesar 286 kJ apabila
bereaksi dengan Oksigen. Selain itu, kapasitas energi hidrogen E = 286 kJ/mol x
0,5 mol/g = 143 kJ/g jauh lebih besar dibandingkan bahan bakar lainnya,
contohnya metana yang memiliki kapasitas energi 55 kJ/g (Atkins, 2006: 51).
8
2. Reaksi Evolusi Hidrogen
Reaksi evolusi hidrogen adalah proses memproduksi hidrogen melalui
elektrolisis air. Air pada kondisi atmosfer standar (1 atm dan 25 °C) tidak akan
terurai secara spontan membentuk gas hidrogen dan oksigen sebab perubahan
energi-bebas standar untuk reaksi ini adalah positif dan besarnya:
2 H2O(l) → 2 H2(g) + O2(g) ∆G° = 474,4 kJ
Namun demikian, reaksi ini dapat berlangsung dalam suatu sel elektrolisis.
Reaksi evolusi hidrogen terjadi secara terbatas dan berdasarkan atas
desorpsi molekul pada permukaan katoda. Reaksi evolusi hidrogen biasanya
terjadi pada logam-logam platina, tembaga, dan besi. Sangat penting untuk selalu
mengamati reaksi evolusi hidrogen karena reaksi redoks lainnya dapat terjadi
selama proses yang menyebabkan korosi paduan dan logam.
Leonard (2012) menjelaskan mekanisme reaksi evolusi hidrogen secara
umum terjadi melalui dua tahapan. Tahap pertama dimulai dengan pelepasan
proton untuk mengabsorbsi atom hidrogen (Reaksi Volmer (1)):
H2O + M + e− → MHads +OH− (1)
diikuti oleh penggabungan ulang 2 atom H yang diserap (Reaksi Heyrovsky (2))
atau tahap elektrodesorpsi yang menghasilkan H2 (Reaksi Tafel (3)):
H2O + MHads + e− → H2 + M + OH− (2)
MHads + MHads → H2 + 2M (3)
9
Gambar 1. Reaksi Evolusi Hidrogen (Subbaraman et all., 2012)
3. Elektrolisis
Elektrolisis adalah metode yang menggunakan energi listrik agar reaksi
kimia yang non-spontan dapat terjadi. Elektrolisis sangat penting sebagai tahap
pemisahan unsur-unsur dari sumber alam melalui sel elektrolitik. Elektrolisis
melibatkan arus listrik yang langsung melewati substansi ionik, baik berupa cairan
atau larutan, sehingga terjadi reaksi kimia pada elektroda dan bahan dapat
terpisahkan. Ada tiga ciri utama elektrolisis, yakni:
1. Ada larutan elektrolit yang mengandung ion bebas, ion-ion tersebut mampu
menerima atau mendonorkan elektron.
2. Ada sumber listrik, yang menjadi peranan penting berlangsungnya reaksi
elektrolisis.
3. Ada dua elektroda yang berperan, yaitu elektroda positif (anoda) dan elektroda
negatif (katoda).
10
Elektrolisis air merupakan proses untuk menghasilkan gas H2 dan O2 murni
dengan pemanfaatan energi listrik. Proses ini lebih ditujukan pada produksi H2
dengan bantuan elektrolit. Konsentrasi elektrolit dapat divariasi. Dalam sel
elektrolisis dibutuhkan anoda dan katoda. Reaksi elektrolisis yang terjadi adalah:
Anoda (oksidasi) : 2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e− E° = +1,23 V
Katoda (reduksi) : 2 H+ + 2 e− → H2 E° = 0,00 V
Reaksi sel : 2 H2O → 2 H2 + O2 E° = + 1,23 V
Menurut Putra (2010), agar terjadi elektrolisis diperlukan potensial
minimum karena:
1. Adanya beda potensial antara elektroda menyebabkan ion-ion di dalam
elektrolit bergerak ke elektroda.
2. Diperlukan potensial tambahan untuk pelepasan ion pada elektrolisis yang
disebut potensial- lebih atau overpotential.
Potensial-lebih adalah beda potensial (tegangan) antara potensial setengah
reaksi reduksi yang telah terukur secara termodinamika dan potensial pada saat
reaksi reduksi-oksidasi diamati (Bard, 2001). Potensial-lebih merupakan ukuran
energi pengaktifan bagi reaksi elektroda. Reaksi elektroda yang menghasilkan gas
memerlukan potensial-lebih yang besar. Potensial-lebih pada elektrogenerasi
hidrogen adalah selisih antara potensial kerja dan potensial pada keadaan standar.
Elektrogenerasi hidrogen pada keadaan standar (298 K) adalah sebagai berikut.
2H2O (l) + 2e H2 (g) + 2 OH- (aq) Eo = -0,83 V
Logam-logam yang memiliki overpotential hidrogen yang tinggi akan
menyerap hidrogen lebih lemah. Pada adsorbsi hidrogen, overpotential hidrogen
11
juga dipengaruhi oleh sifat-sifat sistem, seperti sifat permukaan elektroda
(kekasaran), tipe dan konsentrasi elektrolit, serta suhu reaksi (Leonard, 2012).
Tabel 1. Potensial- lebih Beberapa Jenis Gas
Gas yang timbul Permukaan elektroda Potensial-lebih (V)
Hidrogen Platinum 0,03
Oksigen Platinum 0,44
Hidrogen Perak 0,15
Oksigen Perak 0,45
Hidrogen Raksa 0,78
Oksigen Grafit 0,37
Klor Platinum 0,70
Sumber: Arbi M. P. (2010)
4. Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Salah satu persyaratan terjadinya elektrolisis adalah adanya dua elektroda
yang berperan, yaitu elektroda positif (anoda) dan elektroda negatif (katoda).
Elektroda yang berperan dalam suatu proses elektrolisis biasanya terbuat dari
logam mulia yang tidak mudah mengalami korosi, seperti platina (Pt) dan emas
(Au). Pemilihan logam mulia sebagai elektroda kurang menguntungkan secara
ekonomis, sehingga dibutuhkan logam pengganti yang bukan logam mulia seperti
paduan logam (alloy) untuk mengatasi masalah tersebut.
Stainless steel adalah logam paduan dari beberapa unsur logam dengan
komposisi tertentu, sehingga didapatkan sifat baru dari logam tersebut yang lebih
kuat, lebih tahan terhadap korosi, dan sifat unggul lainnya. Stainless steel adalah
senyawa besi yang mengandung setidaknya 10,5% kromium (Cr) untuk mencegah
proses korosi (pengkaratan logam).
12
Gambar 2. Proses Pelapisan Stainless Steel oleh Kromium (Seitovirta, 2013)
Kemampuan tahan karat diperoleh dari terbentuknya lapisan film oksida
kromium, lapisan oksida ini menghalangi proses oksidasi besi. Lapisan kromium
ini hanya sekitar 130 Å (1 Å = 10-10 m) tebalnya. Lapisan tersebut berupa bahan
film yang dapat memperbaharui dirinya sendiri. Apabila film ini hilang atau rusak
(sebagaimana yang sering terjadi ketika permukaan stainless steel terkena mesin
atau tergores), film tersebut dapat terbentuk kembali dengan sendirinya
(Seitovirta, 2013: 34).
Stainless steel terbagi menjadi beberapa grade berdasarkan struktur
metalurginya. Logam stainless steel yang akan digunakan pada percobaan ini
adalah stainless steel tipe S-430. Stainless steel tipe S-430 merupakan salah satu
tipe logam stainless steel yang banyak digunakan. Stainless steel tipe S-430
mengkombinasikan antara sifat tahan korosi dan panas, serta tahan reaksi oksidasi
di atas temperatur 1500oF (816oC). Kandungan logam stainless steel tipe S-430
dapat dilihat pada Tabel 2.
13
Tabel 2. Kandungan Logam Stainless Steel Tipe S-430
Kandungan Persentase (%)
Karbon 0,12
Mangan 1,00
Pospor 0,040
Sulfur 0,030
Silikon 1,00
Kromium 16,0-18,0
Nikel 0,50
Sumber : AK Steel Corporation (2007)
Logam stainless steel tipe S-430 merupakan tipe yang relatif baik, karena
memiliki ketahanan terhadap korosi dan oksidasi yang tinggi. Selain itu, logam ini
juga tahan terhadap pengaruh asam seperti asam nitrat, asam-asam organik, dan
makanan asam. Ketahanan terhadap oksidasi disebabkan oleh kandungan
kromium yang relatif tinggi, dengan temperatur maksimal 1500 oF (816 oC).
Elektroda pada penelitian ini dibuat dari logam stainless steel yang dilapisi
logam katalitik Fe, Co, dan Ni. Pelapisan ini bertujuan untuk meningkatkan
efektivitas dari logam stainless steel dan menghindari korosi pada elektroda
logam stainless steel. Pemilihan logam Fe, Co, dan Ni karena sifat yang dimiliki
ketiga logam tersebut mirip, ukurannya relatif sama, mudah diperoleh, dan
harganya yang relatif murah. Kemiripan sifat dari ketiga logam tersebut
menyebabkan di antara logam-logam akan melakukan kompetisi untuk menempel
pada stainless steel (Isana, 2012).
Karakterisasi elektroda stainless steel tipe S-430 dan stainless steel/Fe-Co-
Ni menggunakan SEM-EDX telah dilakukan oleh Isana, dkk (2012) pada
penelitiannya dengan hasil komposisi Fe dan Co pada substrat stainless steel
masing-masing sebesar 80,11% massa dan 0,05% massa, namun tidak terdeteksi
14
adanya Ni. Komposisi Co dan Ni pada stainless steel/Fe-Co-Ni menjadi 0,22%
massa dan 0,74% massa, sedangkan komposisi Fe menjadi 57,09% massa. Hal ini
menunjukkan adanya pelapisan oleh Fe, Co, dan Ni pada permukaan substrat
stainless steel.
Tabel 3. Data Hasil Karakterisasi GSA
Elektroda Luas permukaan spesifik (m2/g)
Volume total pori (cm3/g)
Jari-jari pori (Å)
Stainless steel 6,628 0,0106 15,318
Stainless steel/ Fe-Co-Ni
6,970 0,0112 15,331
Sumber: Isana, dkk. (2012)
Berdasarkan data tersebut, elektroda stainless steel yang telah dideposisikan Fe,
Co, dan Ni memiliki luas permukaan spesifik, volume total pori, dan jari-jari pori
yang relatif lebih besar dibandingkan elektroda stainless steel (Isana, dkk., 2012).
5. Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour)
Mocaf merupakan kependekan dari Modified Cassava Flour atau tepung
singkong termodifikasi, yaitu tepung dari singkong yang diproses menggunakan
prinsip memodifikasi sel singkong, salah satunya dengan cara fermentasi sehingga
menyebabkan perubahan karakteristik tepung yang dihasilkan berupa naiknya
viskositas, kemampuan gelasi, daya rehidrasi dan kemudahan melarut, warna
lebih putih dan tidak berbau. Mikrobia yang mendominasi selama proses
fermentasi tepung singkong ini adalah bakteri asam laktat (Risna A., 2014).
Achmad Subagyo (2007) menyebutkan bahwa penggunaan bakteri asam
laktat dalam memfermentasi singkong akan menghasilkan enzim pektinolitik dan
sellulolitik yang dapat menghancurkan dinding sel ubi kayu sedemikian rupa
15
sehingga terjadi liberasi granula pati yang menjadikan tepung secara mikroskopi
bertekstur halus. Bakteri asam laktat juga memodifikasi granular pati yang halus
menjadi berlubang-lubang. Adanya lubang-lubang tersebut akan memperkuat
ikatan antargranular sehingga ketika tepung singkong modifikasi (mocaf) dibuat
adonan, adonan tidak akan mudah putus.
Wira N.S. dkk (2013) dalam penelitiannya melakukan pemeriksaan sifat
fisika dan kimia dari partikel pati singkong dan mocaf dengan hasil sebagai
berikut.
Tabel 4. Sifat Fisika dan Kimia Partikel Pati Singkong dan Mocaf
No Parameter Pati Singkong Mocaf
1 Porositas (%) 35,7696 40,1751
2 Kandungan air (%) 14,56 8,91
3 Kadar amilosa (%) 24,9285 17,3571
Pati merupakan polimer dari glukosa yang dapat ditemukan di akar,
rhizoma, biji, tunas, dan batang tanaman sebagai butiran mikroskopis yang
memiliki bentuk dan ukuran yang karakteristik. Sekitar 20% pati merupakan
amilosa yang dapat terlarut dalam air. Molekul amilosa berupa rantai linear yang
terdiri dari 50.000-200.000 unit glukosa dan terikat satu sama lain melalui ikatan
1,4-glikosidik. Larutan amilosa sebenarnya merupakan dispersi dari misel heliks
yang terhidrasi (Viswanathan, 2008: 276).
Kadar amilosa tepung mocaf yang lebih sedikit dibandingkan pati
singkong akan membuat tepung mocaf semakin sulit melarut dalam air. Hal ini
dikarenakan amilosa merupakan fraksi terlarut dari pati (Wikanastri H., 2015).
Struktur molekul dari amilosa dapat dilihat pada Gambar 3.
16
Gambar 3. Struktur Molekul Amilosa (Viswanathan, 2008)
6. eDAQ EChem
eDAQ EChem merupakan salah satu software yang digunakan untuk
mengukur, menampilkan, dan menganalisis data eksperimen elektroanalisis
voltametri. EChem digunakan untuk menganalisis sebagian besar teknik
voltametri, termasuk voltametri siklis, voltametri linear, dan kronoamperometri.
eDAQ memberikan berbagai perlengkapan elektrokimia, termasuk elektroda
kerja, elektroda referensi, dan elektroda kontra, sangkar dan sel Faraday. Secara
umum EChem merupakan program yang disediakan khusus untuk metode
voltametrik dan amperometrik.
Menurut Prabowo Puranto (2010), metode voltametrik merupakan metode
elektroanalisis yang memberi informasi tentang analit yang diperoleh dari
pengukuran arus fungsi potensial. Teknik pengukurannya dilakukan dengan cara
mempolarisasikan elektroda kerja. Metode ini termasuk metode aktif karena
pengukurannya berdasarkan potensial yang terkontrol. Pengukuran ini dilakukan
17
dengan menerapkan suatu potensial ke dalam sel elektrokimia, kemudian respon
arus yang dihasilkan dari proses reaksi redoks diukur. Respon arus diukur pada
daerah potensial yang telah ditentukan. Kemudian dibuat plot arus fungsi
potensial yang disebut voltamogram. Scan tegangan dengan metode voltametri
siklik menghasilkan respon arus yang spesifik. Jika respon arus fungsi scan
potensial ini digambarkan, maka akan berbentuk kurva voltamogram. Kurva
voltamogram ini ditunjukkan pada Gambar 4.
Gambar 4. Kurva Voltamogram Siklik
Selain metode voltametrik siklik, dikenal pula voltametrik linear (linear
sweep voltammetry). Voltametrik linear mencakup penentuan sinyal arus,
sedangkan untuk beda potensial antara elektroda kerja dan elektroda kontrol
divariasi. Variasi beda potensial yang dibutuhkan dalam metode voltametrik dapat
berupa kenaikan atau penurunan, hasil rata-rata dari masing-masing variasi beda
potensial adalah konstan (University of Cambridge, 2015). Hubungan antara
potensial dengan waktu dan voltamogram linear dapat dilihat pada Gambar 5.
Arus
tegangan
18
Gambar 5. (a) Hubungan antara Potensial dengan Waktu dan (b) Voltamogram
Linear
B. Penelitian yang Relevan
Olivares-Ramirez dkk. (2007) dan Isana (2014) telah mempelajari bahwa
stainless steel efisien digunakan sebagai elektroda pada reaksi evolusi hidrogen.
Demikian juga stainless steel yang telah mengalami coating dengan logam terner
(Isana dkk., 2012) maupun biner (Isana dkk., 2013) dapat digunakan sebagai
elektroda pada reaksi evolusi hidrogen. Paduan logam Fe-Co-Ni yang digunakan
untuk melapisi elektroda stainless steel dengan komposisi Fe=57,09%,
Co=0,22%, dan Ni=0,74% dapat menghasilkan gas hidrogen dengan efisiensi
sebesar 32,2 kali lebih baik dibandingkan menggunakan elektroda stainless steel
saja (Isana dkk., 2012).
Jabar dan Ibrahim (2013) melakukan penelitian tentang penggunaan
elektrolit NaHCO3 dan NaOH pada reaksi evolusi hidrogen dan menemukan
bahwa penggunaan NaHCO3 memiliki kemampuan yang lebih baik sebagai katalis
dalam reaksi evolusi hidrogen dibandingkan dengan NaOH. Penambahan
tegangan
a b
tegangan waktu
arus
19
NaHCO3 mampu mengkatalisis proses pemecahan molekul H2O melalui proses
elektrokimia (Isana dkk., 2012 dan Isana dkk., 2013).
Relevansi penelitian di atas terhadap penelitian yang dilakukan adalah
elektroda yang digunakan yaitu elektroda stainless steel dan stainless steel yang
dideposisi oleh logam Fe-Co-Ni dengan komposisi Fe=57,09%, Co=0,22%, dan
Ni=0,74%, serta elektrolit yang digunakan adalah elektrolit NaHCO3 dengan
konsentrasi 5 gram per liter.
C. Kerangka Berpikir
Kebutuhan energi yang meningkat seiring dengan pertumbuhan populasi
dan perkembangan ekonomi dunia membuat persediaan energi fosil semakin
menipis. Kebutuhan energi yang tinggi akan mempercepat penurunan persediaan
energi fosil yang tidak dapat diperbarui. Oleh sebab itu, energi alternatif baru dan
terbarukan menjadi perhatian. Salah satu energi alternatif dan terbarukan adalah
gas hidrogen. Gas hidrogen merupakan gas paling ringan, paling melimpah di
alam semesta, sangat mudah terbakar dan dapat menghasilkan sejumlah energi.
Gas hidrogen dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya adalah dengan
elektrolisis air. Namun, terdapat kesulitan dalam elektrolisis air untuk
menghasilkan gas hidrogen, terutama berkaitan dengan jenis elektrolit yang
digunakan, jarak antar elektroda, morfologi permukaan elektroda (halus atau
kasar), area efektif elektroda, dan adanya kemungkinan korosi pada logam yang
digunakan sebagai elektroda. Oleh sebab itu, berbagai penelitian dilaksanakan
20
untuk meningkatkan produksi gas hidrogen pada elektrolisis air, terutama
penelitian pada elektroda dan katalis yang digunakan.
Pada penelitian ini, proses elektrolisis dilakukan menggunakan elektroda
stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni yang dibuat menggunakan metode
elektrodeposisi dengan perbandingan mol Fe, Co, dan Ni adalah 1:1:1. Elektrolit
yang digunakan merupakan elektrolit basa, yaitu NaHCO3 dengan konsentrasi 5
gram per liter, sedangkan mediator yang digunakan adalah tepung mocaf dengan
komposisi 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 gram per liter.
Penelitian ini diharapkan mampu menghasilkan gas hidrogen dengan
efisiensi produksi yang lebih baik dibandingkan dengan penelitian-penelitian
terdahulu. Namun, pengaruh adanya tepung mocaf terhadap aktivitas elektroda
stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni perlu diteliti lebih lanjut. Oleh karena
itu, dilakukan penelitian dengan melakukan variasi terhadap konsentrasi media
tepung mocaf.
21
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Subjek dan Objek Penelitian
Subjek dan objek pada penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Subjek penelitian ini adalah elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-
Co-Ni
2. Objek penelitian adalah aktivitas elektroda stainless steel dan stainless
steel/Fe-Co-Ni serta kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada
elektrolisis air dalam media tepung mocaf
B. Variabel Penelitian
Variabel dalam penelitian meliputi variabel bebas, terikat, dan kontrol, yang
diuraikan sebagai berikut.
1. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah komposisi media tepung mocaf
yang digunakan.
2. Varibel terikat dalam penelitian ini adalah:
a. Aktivitas elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni.
b. Efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan.
3. Variabel kontrol dalam penelitian ini adalah laju penyapuan voltameter
sebesar 50 mV/s.
22
C. Alat dan Bahan
Alat yang digunakan dalam penelitian meliputi:
1. Alat-alat gelas,
2. Tabung elektrolisis,
3. eDAQ EChem,
Bahan yang digunakan dalam penelitian meliputi:
1. Stainless steel ferritic grades tipe S-430, ketebalan = 1,2 mm, lebar = 3 mm,
dan panjang = 110 mm,
2. Stainless steel/Fe-Co-Ni, ketebalan = 1,2 mm, lebar = 3 mm, dan panjang =
110 mm,
3. Tepung mocaf merk Point,
4. Asam nitrat,
5. Aseton,
6. NaHCO3 p.a ,
7. Akuades,
8. Akuabides.
D. Prosedur Penelitian
Elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni digunakan dalam
elektrolisis air dalam suasana basa dalam media tepung mocaf. Larutan elektrolit
yang digunakan adalah NaHCO3 sebanyak 5 gram dan tepung mocaf sebagai
mediator dengan massa bervariasi yang dilarutkan ke dalam 1 liter akuabides.
Variasi konsentrasi tepung mocaf yang digunakan adalah sebagai berikut:
23
Tabel 5. Nama Sampel dan Variasi Konsentrasi Tepung Mocaf dalam
Penelitian
No. Nama Sampel Variasi konsentrasi
1. Sampel 1 0 gram/L
2. Sampel 2 1 gram/L
3. Sampel 3 2 gram/L
4. Sampel 4 3 gram/L
5. Sampel 5 4 gram/L
6. Sampel 6 5 gram/L
7. Sampel 7 6 gram/L
8. Sampel 8 7 gram/L
9. Sampel 9 8 gram/L
10. Sampel 10 9 gram/L
11. Sampel 11 10 gram/L
Elektrolisis dan pengukuran efisiensi gas hidrogen dilakukan secara
voltametri siklis dengan menggunakan eDAQ EChem dengan laju 50 mV/s.
E. Teknik Analisis Data
Data yang diperoleh dari penelitian ini berupa pengukuran efisiensi gas
hidrogen menggunakan eDAQ EChem. Efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan
ditentukan dengan menggunakan persamaan:
…………………………………….………..(1)
dengan ε adalah efisiensi gas hidrogen dan ic adalah puncak arus katoda.
Selain efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan, ditinjau pula efisiensi energi
berupa potensial-lebih (overpotential). Potensial-lebih adalah beda potensial
(tegangan) antara potensial setengah reaksi reduksi yang telah terukur secara
termodinamika dan potensial pada saat reaksi reduksi-oksidasi diamati. Potensial-
lebih dari elektrogenerasi hidrogen dapat ditentukan menggunakan persamaan:
( ) ………………………………………… (2)
24
dengan ∆E adalah potensial-lebih dari elektrogenerasi hidrogen, Eteori adalah
potensial setengah reaksi hidrogen pada keadaan standar, dan Eeksperimen adalah
potensial yang terukur pada saat reaksi berlangsung.
25
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
Elektrolisis H2O dan pengukuran efisiensi produksi gas hidrogen
menggunakan elektroda stainless steel dan stainless steel/Fe-Co-Ni dilakukan
secara voltametri siklis dengan laju penyapuan 50 mV/s, potensial awal -1000 mV
dan potensial akhir 1000 mV. Larutan elektrolit yang digunakan adalah NaHCO3
sebanyak 5 gram dan tepung mocaf dengan massa 0, 1, 2 , 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan
10 gram yang dilarutkan ke dalam 1 liter akuabides.
A. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel
Elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel ferritic
grades tipe S-430, dengan ketebalan 1,2 mm, lebar 3 mm dan panjang 110 mm.
Hasil pengujian secara voltametri siklis dapat dilihat pada tabel 6.
Tabel 6. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan Elektroda Stainless Steel
Nama Sampel Katoda Potensial-
Lebih E (Volt) ic (mA)
Sampel 1 (blanko) -0,8 -0,4079 0,03
Sampel 2 (mocaf 1 gram) -0,72 -0,2491 0,11
Sampel 3 (mocaf 2 gram) -0,7 -0,2706 0,13
Sampel 4 (mocaf 3 gram) -0,69 -0,2914 0,14
Sampel 5 (mocaf 4 gram) -0,71 -0,3126 0,12
Sampel 6 (mocaf 5 gram) -0,74 -0,3143 0,09
Sampel 7 (mocaf 6 gram) -0,74 -0,3063 0,09
Sampel 8 (mocaf 7 gram) -0,74 -0,1537 0,09
Sampel 9 (mocaf 8 gram) -0,71 -0,3026 0,12
Sampel 10 (mocaf 9 gram) -0,76 -0,3014 0,07
Sampel 11 (mocaf 10 gram) -0,73 -0,2984 0,1
Efisiensi produksi gas hidrogen yang dihasilkan ditentukan dengan
menggunakan persamaan (1), sedangkan pengukuran potensial-lebih
(overpotential) elektrogenerasi hidrogen ditentukan melalui persamaan (2).
26
Berdasarkan kedua persamaan tersebut, dibandingkan efisiensi produksi gas
hidrogen dan potensial-lebih dari beberapa sampel dengan menggunakan
elektroda stainless steel sebagai berikut.
Gambar 6. Grafik Perbandingan Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dan
Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel
Berdasarkan grafik di atas, sampel dengan media tepung mocaf mengalami
penurunan efisiensi produksi gas hidrogen. Hal ini menunjukkan adanya media
tepung mocaf pada elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless
steel menyebabkan efisiensi produksi gas hidrogen berkurang. Hal ini disebabkan
oleh adanya covering pada permukaan elektroda yang dapat menghambat proses
adsorpsi dan desorpsi ion-ion H+ pada permukaan elektroda sehingga proses
elektrolisis air menjadi lebih lambat. Pada kondisi ini laju evolusi hidrogen akan
menjadi lebih lambat.
Berdasarkan Gambar 6, potensial-lebih pada elektrogenerasi hidrogen
mengalami fluktuasi dan tidak tentu. Elektrogenerasi hidrogen dengan potensial-
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,1
0,12
0,14
0,16
0
20
40
60
80
100
120
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Sampel
Efisiensi produksigas hidrogen
Potensial-lebih
27
lebih tertinggi adalah sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 4 gram/L, dan
sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 8 gram/L, yaitu sebesar 0,14 V dan 0,12
V. Potensial-lebih terendah adalah sampel dengan tepung mocaf 0 gram/L dan 9
gram/L, yaitu sebesar 0,03 V dan 0,07 V. Potensial-lebih yang terjadi pada
elektrogenerasi hidrogen menggunakan stainless steel relatif tinggi apabila
dibandingkan dengan elektroda perak maupun platinum. Tingginya potensial-
lebih dari elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel
menunjukkan semakin banyak energi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan proses
pembentukan gas hidrogen.
Kondisi optimum yang diharapkan pada produksi gas hidrogen, selain dapat
menghasilkan gas hidrogen dengan efisiensi yang tinggi, biaya yang digunakan
haruslah rendah dan menggunakan energi listrik yang lebih sedikit. Gambar 5
menunjukkan perbandingan efisiensi produksi dan potensial-lebih beberapa
sampel yang diamati selama elektrolisis air menggunakan elektroda stainless
steel. Sampel yang memiliki efisiensi produksi yang tertinggi adalah sampel tanpa
media tepung mocaf, dan potensial-lebih yang teramati merupakan yang paling
rendah pula, sehingga dapat disimpulkan adanya tepung mocaf dalam sampel
menyebabkan terjadinya penurunan produksi gas hidrogen dan menyebabkan
tingginya potensial lebih pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless
steel. Oleh karena itu, dengan mempertimbangkan faktor efisiensi produksi dan
energi, produksi gas hidrogen menggunakan elektroda stainless steel akan
optimum apabila tidak terdapat tepung mocaf dalam air yang akan dielektrolisis.
28
B. Elektrogenerasi Hidrogen dengan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel ferritic
grades tipe S-430, dengan ketebalan 1,2 mm, lebar 3 mm dan panjang 110 mm
dan telah dideposisikan logam Fe, Co, dan Ni. Hasil pengujian secara voltametri
siklis dapat dilihat sebagai berikut.
Tabel 7. Hasil Uji Voltametri Siklis Elektrogenerasi Hidrogen Menggunakan
Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Nama Sampel Katoda Potensial-
Lebih E (Volt) ic (mA)
Sampel 1 (blanko) -0,9 -0,4497 -0,07
Sampel 2 (mocaf 1 gram) -0,91 -0,4763 -0,08
Sampel 3 (mocaf 2 gram) -0,84 -0,4355 -0,01
Sampel 4 (mocaf 3 gram) -0,864 -0,545 -0,034
Sampel 5 (mocaf 4 gram) -0,83 -0,4675 0
Sampel 6 (mocaf 5 gram) -0,85 -0,4631 -0,02
Sampel 7 (mocaf 6 gram) -0,82 -0,4246 0,01
Sampel 8 (mocaf 7 gram) -0,83 -0,454 0
Sampel 9 (mocaf 8 gram) -0,84 -0,5177 -0,01
Sampel 10 (mocaf 9 gram) -0,88 -0,5325 -0,05
Sampel 11 (mocaf 10 gram) -0,86 -0,4953 -0,03
Efisiensi gas hidrogen yang dihasilkan ditentukan dengan menggunakan
persamaan (1), sedangkan pengukuran potensial-lebih (overpotential)
elektrogenerasi hidrogen ditentukan melalui persamaan (2). Berdasarkan kedua
persamaan tersebut, dibandingkan efisiensi produksi gas hidrogen dan potensial-
lebih dari beberapa sampel dengan menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-
Ni sebagai berikut.
29
Gambar 7. Grafik Perbandingan Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dan Potensial-Lebih Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Berdasarkan grafik di atas, adanya media tepung mocaf pada elektrogenerasi
hidrogen menggunakan elektroda stainless steel yang telah terdeposisi Fe, Co, dan
Ni menunjukkan peningkatan produksi gas hidrogen. Peningkatan tertinggi
ditunjukkan pada elektrolisis menggunakan tepung mocaf sebanyak 3 gram/L dan
9 gram/L, yaitu sebesar 21,2% dan 18,5%. Pada elektrolisis menggunakan tepung
mocaf dengan konsentrasi 2 gram/L dan 6 gram/L, justru menunjukkan adanya
penurunan produksi gas hidrogen akibat adanya covering pada permukaan
elektroda yang dapat menghambat proses adsorpsi dan desorpsi ion-ion H+ pada
permukaan elektroda sehingga proses elektrolisis air menjadi lebih lambat.
Berdasarkan Gambar 7, potensial-lebih yang diperoleh dari hasil penelitian
dengan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni, potensial-lebih pada elektrogenerasi
hidrogen mengalami fluktuasi dan tidak tentu. Elektrogenerasi hidrogen dengan
potensial-lebih tertinggi adalah sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 1
-0,09
-0,08
-0,07
-0,06
-0,05
-0,04
-0,03
-0,02
-0,01
0
0,01
0,02
0
20
40
60
80
100
120
140
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Sampel
Efisiensi produksigas hidrogen
Potensial-lebih
30
gram/L, dan sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 0 gram/L, yaitu sebesar
0,08 V dan 0,07 V. Sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 4 gram/L dan 7
gram/L tidak teramati adanya potensial-lebih, sedangkan sampel dengan
konsentrasi tepung mocaf 2 gram/L, 6 gram/L dan 8 gram/L memiliki potensial
sebesar 0,01 V. Potensial-lebih yang terjadi pada elektrogenerasi hidrogen
menggunakan stainless steel yang telah terdeposisi Fe, Co, dan Ni relatif lebih
rendah apabila dibandingkan dengan elektroda platinum, perak, maupun elektroda
stainless steel yang tidak terdeposisi Fe, Co, dan Ni. Rendahnya potensial-lebih
dari elektrogenerasi hidrogen menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni
menunjukkan semakin sedikit pula energi yang dibutuhkan untuk mengaktifkan
proses pembentukan gas hidrogen.
Kondisi optimum yang diharapkan pada produksi gas hidrogen, selain dapat
menghasilkan gas hidrogen dengan efisiensi yang tinggi, biaya yang digunakan
haruslah rendah dan menggunakan energi listrik yang lebih sedikit. Gambar 6
menunjukkan perbandingan efisiensi produksi dan potensial-lebih beberapa
sampel yang diamati selama elektrolisis air menggunakan elektroda stainless
steel/Fe-Co-Ni. Sampel yang memiliki efisiensi produksi yang tertinggi adalah
sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 3 gram/L yang meningkatkan produksi
sebesar 21,19%, namun potensial-lebih yang teramati cukup tinggi (-0,034 V).
Sampel dengan konsentrasi tepung mocaf 8 gram/L memiliki efisiensi yang tinggi
pula, yaitu dapat meningkatkan produksi gas hidrogen sebesar 15,12% dan
potensial lebih -0,01 V (0,024 V lebih rendah dibandingkan sampel dengan
konsentrasi tepung mocaf 3 gram/L). Dengan mempertimbangkan faktor efisiensi
31
produksi dan energi, produksi gas hidrogen akan lebih efektif dengan media
tepung mocaf 3 gram/L yang meningkatkan produksi sebesar 21,19% (6,07%
lebih tinggi dibandingkan media tepung mocaf dengan konsentrasi 8 g/L)
meskipun memiliki potensial- lebih 0,024 V lebih tinggi.
Berdasarkan hasil penelitian, adanya tepung mocaf dalam sampel pada
elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel akan menurunkan efisiensi
dan menaikkan potensial-lebih, sehingga proses produksi gas hidrogen menjadi
kurang efektif. Pada elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-
Ni, adanya tepung mocaf akan meningkatkan efisiensi produksi gas hidrogen dan
menurunkan potensial-lebih sehingga energi yang digunakan pada saat produksi
gas hidrogen menjadi lebih rendah dan ekonomis.
32
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
1. Aktivitas elektroda stainless steel pada elektrolisis air dalam media tepung
mocaf mengalami penurunan dibandingkan aktivitas tanpa media tepung
mocaf.
2. Aktivitas elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni pada elektrolisis air dalam media
tepung mocaf mengalami peningkatan dibandingkan elektrogenerasi hidrogen
tanpa tepung mocaf.
3. Kondisi optimum elektrogenerasi gas hidrogen pada elektrolisis air dalam
media tepung mocaf adalah pada:
a. Konsentrasi tepung mocaf 0 gram/L bila menggunakan elektroda
stainless steel.
b. Konsentrasi tepung mocaf 3 gram/L bila menggunakan elektroda
stainless steel/Fe-Co-Ni.
B. Saran
Berdasarkan hasil penelitian dapat disarankan:
1. Untuk proses produksi gas hidrogen menggunakan air yang berasal dari
limbah yang mengandung tepung mocaf, perlu dilakukan pengenceran atau
pemekatan limbah hingga mencapai konsentrasi optimum, yaitu 3 gram/L
apabila menggunakan elektroda stainless steel/Fe-Co-Ni.
33
2. Elektrolisis air menggunakan elektroda stainless steel sebaiknya tidak
menggunakan air yang mengandung tepung mocaf atau berasal dari limbah
tepung mocaf.
3. Perlu dilakukan karakterisasi lebih lanjut mengenai struktur dan ikatan dari
media tepung mocaf.
4. Perlu dilakukan teknik karakterisasi dan analisis permukaan yang lain seperti
struktur kristal permukaan, dan lain-lain.
5. Perlu dilakukan optimalisasi pH dan suhu pada saat elektrolisis.
6. Perlu dilakukan penelitian dengan variasi konsentrasi yang lebih tinggi.
34
DAFTAR PUSTAKA
AK Steel Corporation. (2007). Product Data Sheet Stainless Steel 430. Diakses dari
http://www.aksteel.com/pdf/markets_products/stainless/ferritic/430_data_sheet.pdf. pada tanggal 26 September 2015, jam 18.40 WIB.
Arbie Marwan Putra. (2010). Analisis Produktivitas Gas Hidrogen dan Gas Oksigen pada Elektrolisis Larutan KOH. Jurnal Neutrino (Nomor 2
Volume 2). Hlm. 141-154. Atkins, P., dan Paula J. (2006). Physical Chemistry. Great Britain: Oxford
University Press.
Bard, Allen J., & Faulkner, Larry R. (2001). Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. New York: Wiley.
Buch, Cristina G., et all. (2013). Development of Ni-Mo, Ni-W and Ni-Co Macroporous Materials for Hydrogen Evolution Reaction. Chemical
Engineering Transactions (Volume 32). Hlm. 865-870. Damin Sumardjo. (2008). Pengantar Kimia: Buku Panduan Kuliah Mahasiswa
Kedokteran dan Program Strata I Fakultas Bioeksakta. Jakarta: EGC.
Ena Marlina, Slamet Wahyudi, & Lilis Yuliati. (2013). Produksi Brown’s Gas Hasil Elektrolisis H2O Dengan Katalis NaHCO3. Jurnal Rekayasa Mesin (Nomor 1 Volume 4). Hlm. 53-58.
Helmy Alian. (2010). Pengaruh Tegangan pada Proses Elektroplating Baja dengan
Pelapis Seng dan Krom terhadap Kekerasan dan Laju Korosinya. Prosiding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin (SNTTM) ke-9. Hlm. 245-252.
International Energy Agency (IEA). (2013). World Energy Outlook 2013.
London: International Press. Isana SYL. (2010). Perilaku sel elektrolisis air dengan elektroda stainless steel.
Prosiding Seminar Nasional Kimia UNY. Yogyakarta : FMIPA UNY.
Isana SYL, Wega Trisunaryanti, Agus Kuncaka, & Triyono. (2012). Studies on the Hydrogen Evolution Reaction on Fe-Co-Ni/Stainless Steel Electrode. Journal of Applied Chemistry (Nomor 1 Volume 3). Hlm. 6-10.
35
Isana SYL, Wega Trisunaryanti, Agus Kuncaka, & Triyono. (2013). Studies on
the Hydrogen Evolution Reaction on Fe-Co/Stainless Steel, Fe-Ni/Stainless Steel, Co-Ni/ Stainless Steel Electrodes. International Post
Graduate Conference on Science and Mathematics 2013. Malaysia. Isana SYL. (2014). Voltamogram Stainless Steel pada Elektrolisis Air dalam
Suasana Basa. Prosiding. Seminar Nasional. Yogyakarta: FMIPA UNY.
Jabar, S. N., & Ibrahim, M. Z. (2013). The Effect of NaHCO3 as Catalyst via Electrolysis. Natural Resources 4. Hlm. 65-68.
Kandah, Munther Issa. (2014). Enhancement of Water Electrolyzer Efficiency. Journal of Energy Technologies and Policy (Nomor 11 Volume 4). Hlm.
1-9. Kementerian ESDM. (2012). Kajian Energi Indonesia Outlook . Diakses dari
http://www.esdm.go.id/batubara/doc_download/1443-kajian-indonesia-energy-outlook.html. pada tanggal 8 Juni 2015, jam 15.30 WIB.
Leonard, Kevin C., Anderson, M. Isabel, & Anderson, Marc A. (2012).
Nanoporous Oxide Coatings on Stainless Steel to Enable Water Splitting
and Reduce The Hydrogen Evolution Overpotential. International Journal Of Hydrogen Energy 37. Hlm. 18654-18660.
Olivares-Ramirez, J.M., et all. (2007). Studies on the Hydrogen Evolution
reaction on Different Stainless, Int. J. Hydrogen Energy 32. Hlm. 3170-
3173.
Oxtoby, et all. (2003). Prinsip-Prinsip Kimia Modern Edisi Keempat Jilid 2. Jakarta: Erlangga.
Prabowo Puranto. (2010). Pengembangan Instrumen Pengkarakterisasi Sensor Elektrokimia Menguunakan Metode Voltametri Siklik. Ilmu Pengetahuan
dan Teknologi TELAAH (Volume 28). Hlm. 20-28. Risna Ardhayanti. (2014). Tepung Singkong Termodifikasi (Mocaf), Bahan
Pangan Lokal untuk Subtitusi Terigu. Diakses dari http://bbpp-batangkaluku.com/bbpp/index.php/artikel/artikel-pertanian/308-tepung-
mocaf. pada tanggal 26 September 2015, jam 09.00 WIB. Rusdalena. (2011). Pelapisan Nikel pada Baja Karbon Rendah dengan Metode
Elektroplating sebagai Anti Korosi. Skripsi. Diakses dari http://repository.usu.ac.id/handle/123456789/29125. pada tanggal 10 Juni
2015, jam 15.30 WIB.
36
Saito, Taro. (2004). Buku Teks Kimia Anorganik Online. Tokyo: Iwanami Shoten
Publisher.
Seitovirta, Mika. (2013). Handbook of Stainless Steel. Finlandia: Outokumpu Oyj. Subagio, A. (2007). Industrialisasi Modified Cassava Fluor (Mocaf) sebagai
Bahan Baku Industri Pangan untuk Menunjang Diversifikasi Pangan Pokok Nasional. Jember: Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas
Jember. Subbaraman, Ram, et al. (2012). Trends in Activity for The Water Electrolyser
Reactions on 3D M(Ni,Co,Fe,Mn) hydr(oxy)oxide catalysts. Nature Materials (Volume 11). Hlm. 550-557.
Sudirman Said. (2014). Outlook Energi Indonesia 2014. Jakarta: Biro Fasilitasi
Kebijakan Energi dan Persidangan.
Sugiyarto, K. H. (2004). Kimia Anorganik I. Yogyakarta: JICA.
Universty of Cambridge. (2015). Linear Sweep and Cyclic Voltametry. Diakses
dari http://www.ceb.cam.ac.uk/research/groups/rg-eme/teaching-
notes/linear-sweep-and-cyclic-voltametry-the-principles. pada tanggal 12 Juli 2015, jam 13.00 WIB.
Viswanathan, B. (2008). Synthetic Strategies in Chemistry. Madras: Indian
Institute of Technology.
Wikanastri H., Sri Sinto D., dan Andri Cahyo K. (). Sifat Fisikokimia dan
Organoleptik Tepung Mocaf (Modified Cassava Flour) dengan Fermentasi Menggunakan Ekstrak Kubis. The 2nd University Research Coloquium (tahun 2015). Hlm. 10-17.
Wira N. S., Auzal H., dan Henny L. (2013). Uji Sifat Fisikokimia Mocaf
(Modified Cassava Flour) dan Pati Singkong Termodifikasi untuk Formulasi Tablet. Jurnal Farmasi Indonesia (Nomor 3 Volume 6). Hlm. 129-137.
37
LAMPIRAN
38
Lampiran 1. Diagram Alir Proses
1. Elektrodeposisi Fe-Co-Ni pada Substrat Stainless Steel
Karakterisasi menggunakan eDAQ EChem, SEM-EDX, dan GSA
Voltametri linear dengan laju penyapuan 50 mV/s
Memasang elektroda kerja (stainless steel), kontra (platina) dan
referensi (Ag/AgCl) pada botol voltametri.
Dimasukkan dalam botol voltametri dan diaduk
H3BO3 1,5 gram,
sakarin 0,1 gram,
NaCl 2 gram, dan
NH4Cl 2 gram
4 mL Larutan
Ni2+ 0,01 M
4 mL Larutan
Co2+ 0,01 M
4 mL Larutan
Fe2+ 0,01 M
39
2. Elektrolisis H2O dan Mengukur Efisiensi Gas Hidrogen dengan Elektroda
Stainless Steel
Voltametri siklis dengan laju penyapuan 50 mV/s
Memasang elektroda kerja (stainless steel), kontra (platina) dan
referensi (Ag/AgCl) pada botol voltametri.
5 mL larutan dimasukkan dalam botol voltametri
Dilarutkan dalam 1 L akuabides
NaHCO3
5 gram
Tepung mocaf (0, 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8, 9, atau 10 gram)
40
3. Elektrolisis H2O dan Mengukur Efisiensi Produksi Gas Hidrogen dengan
Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Voltametri siklis dengan laju penyapuan 50 mV/s
Memasang elektroda kerja (stainless steel/Fe-Co-Ni), kontra
(platina) dan referensi (Ag/AgCl) pada botol voltametri.
5 mL larutan dimasukkan dalam botol voltametri
Dilarutkan dalam 1 L akuabides
NaHCO3
5 gram
Tepung mocaf (0, 1, 2, 3, 4,
5, 6, 7, 8, 9, atau 10 gram)
41
Lampiran 2. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen
Menggunakan Elektroda Stainless Steel
Gambar 8. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana
Basa Tanpa Media Tepung Mocaf
anodik
katodik
a
anodik
katodik
b
anodik
katodik
c
anodik
katodik
d
anodik
katodik
42
Gambar 9. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel dalam Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf Sebanyak (a) 1 gram, (b) 2
gram, (c) 3 gram, (d) 4 gram, (e) 5 gram, (f) 6 gram, (g) 7 gram, (h) 8 gram, (i) 9 gram,dan (j) 10 gram per liter air
katodik
anodik
j
anodik
katodik
i
anodik
katodik
e
anodik
katodik
f
anodik
g
katodik
anodik
h
katodik
43
Lampiran 3. Data Hasil Uji Voltametri Siklik Elektrogenerasi Hidrogen
Menggunakan Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Gambar 10. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam
Suasana Basa Tanpa Media Tepung Mocaf
anodik
katodik
a
anodik
katodik
b
anodik
katodik
c
anodik
katodik
d
anodik
katodik
44
Gambar 11. Voltamogram Siklik Elektroda Stainless Steel/Fe-Co-Ni dalam Suasana Basa dengan Media Tepung Mocaf Sebanyak (a) 1 gram, (b) 2 gram, (c) 3 gram, (d) 4 gram, (e) 5 gram, (f) 6
gram, (g) 7 gram, (h) 8 gram, (i) 9 gram,dan (j) 10 gram per liter air
anodik
katodik
e
anodik
katodik
f
anodik
katodik
g
anodik
katodik
h
anodik
katodik
i
anodik
katodik
j
45
Lampiran 4. Efisiensi dan Potensial-Lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen
Tabel 8. Efisiensi dan Potensial-Lebih dari Elektrogenerasi Hidrogen
Menggunakan Elektroda Stainless Steel dan Stainless Steel/Fe-Co-Ni
Nama Sampel Stainless Steel Stainless steel/Fe-Co-Ni
Efisiensi (%)
Potensial-lebih
Efisiensi (%)
Potensial-lebih
Sampel 1 (blanko) 100,00 0,03 100,00 -0,07
Sampel 2 (mocaf 1 gram) 61,07 0,11 105,92 -0,08
Sampel 3 (mocaf 2 gram) 66,34 0,13 96,84 -0,01
Sampel 4 (mocaf 3 gram) 71,44 0,14 121,19 -0,034
Sampel 5 (mocaf 4 gram) 76,64 0,12 103,96 0
Sampel 6 (mocaf 5 gram) 77,05 0,09 102,98 -0,02
Sampel 7 (mocaf 6 gram) 75,09 0,09 94,42 0,01
Sampel 8 (mocaf 7 gram) 37,68 0,09 100,96 0
Sampel 9 (mocaf 8 gram) 74,18 0,12 115,12 -0,01
Sampel 10 (mocaf 9 gram) 73,89 0,07 118,41 -0,05
Sampel 11 (mocaf 10 gram) 73,16 0,1 110,14 -0,03
Perhitungan efisiensi produksi gas hidrogen yang dihasilkan ditentukan dengan
menggunakan persamaan:
Perhitungan potensial-lebih dari elektrogenerasi hidrogen ditentukan
menggunakan persamaan:
( )