SEL VOLTA

Sel volta atau disebut juga sel galvani adalah sel

elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energi

listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. Reaksi

redoks spontan yang dapat mengakibatkan terjadinya

energi listrik ini di temukan oleh Luigi Galvani dan

Alessandro Guiseppe Volta.

• Sel Volta adalah rangkaian sel yang dapat

menghasilkan arus listrik. Dalam sel tersebut terjadi

perubahan dari reaksi redoks 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).

Rangkaian Sel Galvani

Proses dalam Sel Galvani

Pada anoda, logam Zn melepaskan elektron dan menjadi

Zn2+ yang larut.

Zn(s) → Zn2+(aq) + 2e-

Pada katoda, ion Cu2+ menangkap elektron dan mengendap

menjadi logam Cu.

Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s)

hal ini dapat diketahui dari berkurangnya massa logam Zn

setelah reksi, sedangkan massa logam Cu bertambah. Reaksi

total yang terjadi pada sel galvani adalah:

Zn(s) + Cu2+(aq) → Zn2+(aq) + Cu(s)

Sel Volta di bagi menjadi 2 jenis yaitu:

1. Sel Primer, adalah sel yang tidak dapat digunakan lagi setelah

dipakai. Misalnya; sel kering(baterai), baterai alkaline, baterai

merkuri, baterai perak oksida, baterai litium.

2. Sel Sekunder, adalah sel yang dapat digunakan kembali dengan

cara membalikkan reaksinya (diisi kembali energinnya dengan

cara di cas). Misalnya; sel basah (aki).

3. Sel bahan bakar adalah sel yang menggunakan bahan bakar

seperti campuran hidrogen dengan oksigen atau campuran gas

alam dengan oksigen.

Sel Primer

• Sel KeringDikenal sebagai batu baterai.

Anoda : logam seng (Zn)

Katoda : batang karbon/gafit (C)

Elektrolit : MnO2, NH4Cl dan serbuk karbon (C)

Reaksi Kimia

Anoda Zn (-) :  Zn → Zn2+ + 2e–

Katoda C (+) : 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- → Mn2O3 + 2NH3 + H2O

Reaksi total :  Zn + 2MnO2 + 2NH4+  → Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 +

H2O

Sel Kering

• Sel nikel Cadmium (Nikad)

NiCD / NiCad adalah singkatan dari nickel-cadmium battery,

memiliki kapasitas yang besar dan merupakan baterai rechargeable 

generasi yang paling tua. Dulunya ponsel menggunakan baterai jenis

ini, namun kini keberadaannya telah tergusur karena berat dan

besarnya baterai ini. Perawatan untuk baterai ini pun bisa dibilang

cukup merepotkan, karena untuk men-charge-nya harus dalam

keadaan benar benar kosong.

Beda potensial yang dihasilkan sebesar 1,29 volt.

Anoda Cd (-) : Cd + 2OH–              → Cd(OH)2 + 2e–

Katoda NiO2 (+) : NiO2 + 2H2O + 2e–  → Ni(OH)2 + 2OH–

Reaksi total :  Cd + NiO2 + 2H2O  → Cd(OH)2 + Ni(OH)2

Reaksi Kimia

Sel nikel cadmium

kelebihan :

murah, mudah dibawa/ disimpan, dapat   diperoleh/dibentuk

dalam berbagai ukuran;

Kelemahan :

pada (pengeluaran) arus yang tinggi mengeluarkan air,

membebaskan gas amoniak [NH3(g)], yang menyebabkan

turunnya tegangan (voltage drop). Sel kering mempunyai waktu

hidup relatif pendek karena anoda seng (Zn) bereaksi dengan ion

NH4+(aq) yang bersifat asam, dan tidak dapat dimuati/diisi kembali

(nonrechargeable).

Kelebihan dan kekurangan

• Baterai Merkurium

• Sel perak Oksida/Baterai Arloji

Baterai perak oksida memiliki potensial sel sebesar 1,5 volt dan bertahan dalam waktu yang lama.Kegunaan baterai jenis ini adalah untuk arloji,kalkulator dan berbagai jenis peralatan elektrolit lainnya.

Keutungan: keduanya berukuran (sangat) kecil dan tipis, tegangan relatif besar. Sel perak relatif kokoh dan non toksik

Kelemahan: sel merkuri berifat toksik sedang sel perak relatif mahal. 

Sel perak oksida

Reaksi Kimia

Susunan baterai perak oksida yaitu Zn (sebagai anode), Ag2O

(sebagai katode), dan pasta KOH sebagai elektrolit.reaksinya

sebagai berikut:

Anode : Zn + 2OH- Zn(OH)2 + 2e

Katode : Ag2O + H2O + 2e 2Ag + 2OH-

Sel Sekunder

• Sel Aki

Sel timbal (aki) telah digunakan sejak 1915. Berkat sel

ini, mobil/sepeda motor dapat mencapai mobilitasnya, dan

akibatnya menjadi alat transportasi terpenting saat ini. Baterai

timbal dapat bertahan kondisi yang ekstrim (temperatur yang

bervariasi, shock mekanik akibat jalan yang rusak, dll) dan dapat

digunakan secara kontinyu beberapa tahun. 

Dalam baterai timbal, elektroda negatif adalah logam timbal

(Pb) dan elektroda positifnya adala timbal yang dilapisi timbal

oksida (PbO2), dan kedua elektroda dicelupkan dalam larutan

elektrolit asam sulfat (H2SO4). Reaksi elektrodanya adalah sebagai

berikut:

Anoda Pb (-)        :   Pb + SO42-                           →  PbSO4 + 2e–

Katoda PbO2 (+)  :   PbO2 + SO42- + 4H+  + 2e–  →  PbSO4 + 2H2O

Reaksi total          :   Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42-   →  2PbSO4  +

2H2O

Sel Aki

Kondisi pada saat aki digunakan

Saat aki menghasilkan listrik, Anoda Pb dan katoda PbO2

bereaksi dengan SO42- menghasilkan PbSO4. PbSO4 yang dihasilkan

dapat menutupi permukaan lempeng anoda dan katoda. Jika telah

terlapisi seluruhnya maka lempeng anoda dan katoda tidak berfungsi.

Akibatnya aki berhenti menghasilkan listrik.

Saat aki menghasilkan listrik dibutuhkan ion H+ dan ion SO42-

yang aktif bereaksi. akibatnya jumlah ion H+ dan ion SO42- pada

larutan semakin berkurang dan larutan elektrolit menjadi encer maka

arus listrik yang dihasilkan dan potensial aki semakin melemah.

Oleh karena reaksi elektrokimia pada aki merupakan

reaksi kesetimbangan (reversibel) maka dengan memberikan arus

listrik dari luar ( mencas ) keadaan 2 elektroda (anoda dan

katoda) yang terlapisi dapat kembali seperti semula. Demikian

pula ion akan terbentuk lagi sehingga konsentrasi larutan

elektrolit naik kembali seperti semula.

Anoda PbO2 ( - ) :   PbSO4 + 2H2O    →  PbO2  + 4H+  + SO42- + 2e–

Katoda Pb ( + :   PbSO4 + 2e–           →  Pb + SO42-                      

        

Reaksi total           :   2PbSO4  + 2H2O →   Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42-  

    

Keuntungan dan kerugian

• Keuntungan : mampu menyediakan sumber energi yang lebih

besar (sebagai starter),  mempunyai waktu hidup relatif panjang,

efektif pada suhu rendah.

• Kerugian :

(1) Kapasitas dapat hilang: PbSO4 yang dibutuhkan saat tahap

recharge, melapis lempeng baterai setelah baterai didischarge,

terjadi pengurangan PbSO4. Apabila terus menerus terjadi maka

makin hilang kapasitasnya, dan tidak dapat lagi diisi kembali.

(2) Resiko keselamatan: sel yang sudah lama menimbulkan kerak

dan dapat kehilangan air jika digunakan. Selama pengisian

kembali, terkadang air akan terhidrolisis menghasilkan H2 dan

O2, dimana dapat meledak jika disulut, dan kepercikan H2SO4.

• Sel Bahan Bakar

Sel bahan bakar merupakan

sel yang menggunakan bahan

bakar campuran hydrogen dengan

oksigen atau campuran gas alam

dengan oksigen. Bahan bakar

(pereaksi) dialirkan terus menerus.

Gas oksigen dialirkan ke katode

melalui suatu bahan berpori yang

mengkatalis reaksi dan gas

hydrogen dialirkan ke anode.

Sel hidrogen-oksigen termasuk jenis sel bahan bakar yang

terus-menerus dapat berfungsi selama bahan-bahan secara tetap

dialirkan ke dalamnya.

Sel ini digunakan pada pesawat ruang angkasa. Sel

hidrogen-oksigen terdiri atas anode dari lempeng nikel berpori

yang dialiri gas hidrogen dan katode dari lempeng nikel oksida

berpori yang dialiri gas oksigen. Elektrolitnya adalah larutan KOH

pekat.

Cara kerja sel ini adalah

• Gas hidrogen yang dialirkan pada

pelat nikel berpori teroksidasi

membentuk H2O.

2 H2 + 4 OH– → 4 H2O + 4 e–

• Elektron yang dibebaskan bergerak

melalui kawat penghantar menuju

elektrode nikel oksida.

• Pada elektrode nikel oksida elektron

mereduksi O2 menjadi OH–.

O2 + 2 H2O + 4 e– → 4 OH–

Reaksi yang terjadi pada sel ini sebagai berikut.

Anode : 2 H2(g) + 4 OH–(aq) → 4 H2O(l) + 4 e–

Katode : O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e– → 4 OH–(aq)

Reaksi : 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)

 

• Penggunaan    

Sangat luas untuk masa yang akan datang, untuk transportasi, rumah tangga, dan bisnis tenaga listrik. Dapat digunakan juga untuk menyediakan air murni (setelah dikondensasi terlebih dahulu) selama pembebasan hasil reaksinya.

• Keuntungan      

(1) bersih, tidak menghasilkan polutan, dan portable

(2) mengkonversi ~ 75% energi ikat dalam bahan bakar menjadi energi listrik.

• Kerugian        

(1) sel bahan bakar beroperasi dengan aliran kontinu dari reaktan, juga tidak mampu menyimpan energi listrik,

(2) katalis untuk elektroda cukup mahal