tugas individu konversi energi

39
Tugas Konversi Energi Nama : Cecep Somantri N. NIM : 1306840 A. HIDROKARBON Atom karbon merupakan atom paling banyak yang menyusun tubuh makhluk hidup dan di alam semesta, senyawa dari atom karbon menduduki jumlah terbanyak. Senyawa yang disusun oleh atom karbon dinamakan senyawa karbon atau senyawa organik. Senyawa karbon paling sederhana adalah hidrokarbon yang hanya mengandung karbon (C) dan hidrogen (H). Di alam, hidrokarbon banyak ditemukan pada minyak bumi dan gas alam. Keunikan Atom Karbon Atom karbon mempunyai nomor atom 6, (konfigurasi elektronnya = 2. 4) sehingga dalam sistem periodik terletak pada golongan IVA dan periode 2. Keadaan tersebut membuat atom karbon mempunyai beberapa keistimewaan sebagai berikut. Atom Karbon Memiliki 4 Elektron Valensi Berdasarkan konfigurasi elektronnya, atom karbon memiliki elektron valensi. Untuk mencapai kestabilan, atom karbon membutuhkan 4 elektron lagi dengan cara berikatan kovalen. Atom karbon dapat berikatan dengan sesama atom karbon maupun dengan atom non logam lainnya, misalnya atom hidrogen dan oksigen Atom Unsur Karbon Relatif Kecil

Upload: aldihasanmazid

Post on 15-Jan-2016

82 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

pergunakan sebaik mungkin

TRANSCRIPT

Page 1: Tugas Individu Konversi Energi

Tugas Konversi Energi

Nama : Cecep Somantri N.

NIM : 1306840

A. HIDROKARBON

Atom karbon merupakan atom paling banyak yang menyusun tubuh makhluk

hidup dan di alam semesta, senyawa dari atom karbon menduduki jumlah terbanyak.

Senyawa yang disusun oleh atom karbon dinamakan senyawa karbon atau senyawa

organik. Senyawa karbon paling sederhana adalah hidrokarbon yang hanya mengandung

karbon (C) dan hidrogen (H). Di alam, hidrokarbon banyak ditemukan pada minyak

bumi dan gas alam.

Keunikan Atom Karbon

Atom karbon mempunyai nomor atom 6, (konfigurasi elektronnya = 2. 4) sehingga

dalam sistem periodik terletak pada golongan IVA dan periode 2. Keadaan tersebut

membuat atom karbon mempunyai beberapa keistimewaan sebagai berikut.

Atom Karbon Memiliki 4 Elektron Valensi

Berdasarkan konfigurasi elektronnya, atom karbon memiliki elektron valensi. Untuk

mencapai kestabilan, atom karbon membutuhkan 4 elektron lagi dengan cara

berikatan kovalen. Atom karbon dapat berikatan dengan sesama atom karbon

maupun dengan atom non logam lainnya, misalnya atom hidrogen dan oksigen

Atom Unsur Karbon Relatif Kecil

Ditinjau dari konfigurasi elektronnya, dapat diketahui bahwa atom karbon terletak

pada periode 2, yang berarti atom ini mempunyai 2 kulit atom, sehingga jari-jari

atomnya relatif kecil. Hal ini menyebabkan ikatan kovalen yang dibentuk relatif kuat

dan dapat membentuk ikatan kovalen rangkap.

Atom Karbon Dapat Membentuk Rantai Karbon

Atom karbon dapat membentuk rantai karbon yang sangat panjang dengan ikatan

kovalen, baik ikatan kovalen tunggal (C – C) atau jenuh dan ikatan kovalen rangkap

(tidak jenuh), yaitu ikatan rangkap dua (C = C) dan rangkap tiga (C ≡ C). Selain itu

dapat pula membentuk rantai lingkar (siklik).

Page 2: Tugas Individu Konversi Energi

Model tiruan dari molekul metana, CH4. Metana merupakan salah satu contoh

hidrokarbon yang masuk dalam kategorialkana, hanya mempunyai 1 jenis ikatansaja.

Dalam bidang kimia, hidrokarbon adalah sebuah senyawa yang terdiri dari unsur atom

karbon (C) dan atom hidrogen (H). Seluruh hidrokarbon memiliki rantai karbon dan

atom-atom hidrogen yang berikatan dengan rantai tersebut. Istilah tersebut digunakan

juga sebagai pengertian dari hidrokarbon alifatik.

Sebagai contoh, metana (gas rawa) adalah hidrokarbon dengan satu atom karbon

dan empat atom hidrogen: CH4. Etana adalah hidrokarbon (lebih terperinci, sebuah

alkana) yang terdiri dari dua atom karbon bersatu dengan sebuah ikatan tunggal, masing-

masing mengikat tiga atom karbon: C2H6. Propana memiliki tiga atom C (C3H8) dan

seterusnya (CnH2·n+2).

Hidrokarbon dapat berbentuk gas (contohnya metana dan propana), cairan

(contohnya heksana dan benzena), lilin atau padatan dengan titik didih rendah

(contohnya paraffin wax dan naftalena) atau polimer (contohnya polietilena,

polipropilena dan polistirena).

Ciri-Ciri Umum

Karena struktur molekulnya berbeda, maka rumus empiris antara hidrokarbon pun

juga berbeda: jumlah hidrokarbon yang diikat pada alkena dan alkuna pasti lebih sedikit

karena atom karbonnya berikatan rangkap.

Kemampuan hidrokarbon untuk berikatan dengan dirinya sendiri disebut

dengan katenasi, dan menyebabkan hidrokarbon bisa membentuk senyawa-senyawa yang

lebih kompleks, seperti sikloheksana atau arena seperti benzena. Kemampuan ini didapat

karena karakteristik ikatan di antara atom karbon bersifat non-polar.

Sesuai dengan teori ikatan valensi, atom karbon harus memenuhi aturan "4-

hidrogen" yang menyatakan jumlah atom maksimum yang dapat berikatan dengan

karbon, karena karbon mempunyai 4 elektron valensi. Dilihat dari elektron valensi ini,

maka karbon mempunyai 4 elektron yang bisa membentuk ikatan kovalen atau ikatan

dativ.

Page 3: Tugas Individu Konversi Energi

Hidrokarbon bersifat hidrofobik dan termasuk dalam lipid. Beberapa hidrokarbon

tersedia melimpah di tata surya. Danau berisi metana dan etana cair telah ditemukan

pada Titan, satelit alam terbesar Saturnus, seperti dinyatakan oleh Misi Cassini-Huygens.

Hidrokarbon Sederhana Dan Variasinya

Jumlah

atom

karbon

Alkana (1

ikatan)

Alkena (2

ikatan)

Alkuna (3

ikatan)Sikloalkana Alkadiena

1 Metana - - – –

2 Etana Etena (etilena)Etuna (asetilena

)– –

3 PropanaPropena (propi

lena)

Propuna (metila

setilena)

Siklopropan

a

Propadiena (al

ena)

4 ButanaButena (butile

na)Butuna Siklobutana Butadiena

5 Pentana Pentena PentunaSiklopentan

a

Pentadiena (pi

perylene)

6 Heksana Heksena HeksunaSikloheksan

aHeksadiena

7 Heptana Heptena HeptunaSikloheptan

aHeptadiena

8 Oktana Oktena Oktuna Siklooktana Oktadiena

9 Nonana Nonena Nonuna Siklononana Nonadiena

10 Dekana Dekena Dekuna Siklodekana Dekadiena

Page 4: Tugas Individu Konversi Energi

Penggunaan

Hidrokarbon adalah salah satu sumber energi paling penting di bumi. Penggunaan

yang utama adalah sebagai sumber bahan bakar. Dalam bentuk padat, hidrokarbon

adalah salah satu komposisi pembentuk aspal.

Hidrokarbon dulu juga pernah digunakan untuk pembuatan klorofluorokarbon, zat

yang digunakan sebagai propelan pada semprotan nyamuk. Saat ini klorofluorokarbon

tidak lagi digunakan karena memiliki efek buruk terhadap lapisan ozon.

Metana dan etana berbentuk gas dalam suhu ruangan dan tidak mudah dicairkan

dengan tekanan begitu saja. Propana lebih mudah untuk dicairkan, dan biasanya dijual di

tabung-tabung dalam bentuk cair. Butana sangat mudah dicairkan, sehingga lebih aman

dan sering digunakan untuk pemantik rokok. Pentana berbentuk cairan bening pada suhu

ruangan, biasanya digunakan di industry sebagai pelarut wax dan gemuk. Heksana

biasanya juga digunakan sebagai pelarut kimia dan termasuk dalam komposisi bensin.

Heksana, heptana, oktana, nonana, dekana, termasuk dengan alkena dan beberapa

sikloalkana merupakan komponen penting pada bensin, nafta, bahan bakar jet, dan

pelarut industri. Dengan bertambahnya atom karbon, maka hidrokarbon yang berbentuk

linear akan memiliki sifat viskositas dan titik didih lebih tinggi, dengan warna lebih

gelap.

Pembakaran Hidrokarbon

Saat ini, hidrokarbon merupakan sumber energi listrik dan panas utama dunia

karena energi yang dihasilkannya ketika dibakar.Energi hidrokarbon ini biasanya sering

langsung digunakan sebagai pemanas di rumah-rumah, dalam

bentuk minyak maupun gas alam. Hidrokarbon dibakar dan panasnya digunakan untuk

menguapkan air, yang nanti uapnya disebarkan ke seluruh ruangan. Prinsip yang hampir

sama digunakan di pembangkit-pembangkit listrik.

Ciri-ciri umum dari hidrokarbon adalah menghasilkan uap, karbon dioksida, dan

panas selama pembakaran, dan oksigen diperlukan agar reaksi pembakaran dapat

berlangsung. Berikut ini adalah contoh reaksi pembakaran metana:

Page 5: Tugas Individu Konversi Energi

CH4 + 2 O2 → 2 H2O + CO2 + Energi

Jika udara miskin gas oksigen, maka akan terbentuk gas karbon monoksida (CO)

dan air:

2 CH4 + 3 O2 → 2CO + 4H2O

Contoh lainnya, reaksi pembakaran propana:

C3H8 + 5 O2 → 4 H2O + 3 CO2 + Energi

CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → (n+1) H2O + n CO2 + Energi

Reaksi pembakaran hidrokarbon termasuk reaksi kimia eksotermik.

1. Pembahasan Rumus Kimia Hidrokarbon

Skema Klasifikasi Senyawa Hidrokarbon

Berdasarkan susunan atom karbon dalam molekulnya, senyawa karbon terbagi dalam 2

golongan besar, yaitu senyawa alifatik dan senyawa siklik. Senyawa hidrokarbon alifatik

adalah senyawa karbon yang rantai C nya terbuka dan rantai C itu memungkinkan bercabang.

Berdasarkan jumlah ikatannya, senyawa hidrokarbon alifatik terbagi menjadi senyawa alifatik

jenuh dan tidak jenuh.

Page 6: Tugas Individu Konversi Energi

- Senyawa alifatik jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya hanya berisi ikatan-

ikatan tunggal saja. Golongan ini dinamakan alkana.

Contoh senyawa hidrokarbon alifatik jenuh:

- Senyawa alifatik tak jenuh adalah senyawa alifatik yang rantai C nya terdapat ikatan

rangkap dua atau rangkap tiga. Jika memiliki rangkap dua dinamakan alkena dan

memiliki rangkap tiga dinamakan alkuna.

Contoh senyawa hidrokarbon alifatik tak jenuh:

- Senyawa hidrokarbon siklik adalah senyawa karbon yang rantai C nya melingkar dan

lingkaran itu mungkin juga mengikat rantai samping. Golongan ini terbagi lagi

menjadi senyawa alisiklik dan aromatik. Senyawa alisiklik yaitu senyawa karbon

alifatik yang membentuk rantai tertutup.

- Senyawa aromatik yaitu senyawa karbon yang terdiri dari 6 atom C yang membentuk

rantai benzena.

Senyawa alifatik yaitu alkana, alkena, dan alkuna.

ALKANA

Bahan bakar yang kita gunakan dalam keperluan sehari-hari termasuk golongan alkana,

contohnya minyak tanah, bensin, dan LPG. Bagaimana rumus dan sifat-sifat alkana? Untuk

Page 7: Tugas Individu Konversi Energi

mempelajari rumus umum alkana, perhatikan tabel rumus molekul dan nama beberapa alkana

berikut ini.

Bila senyawa alkana diurutkan berdasarkan

jumlah atom C nya, ternyata ada perbedaan jumlah atom C dan H secara teratur yaitu CH2.

Deret senyawa ini merupakanderet homolog yaitu suatu deret senyawa sejenis yang

perbedaan jumlah atom suatu senyawa dengan senyawa berikutnya sama. Dari rumus-rumus

molekul alkana di atas dapat disimpulkan bahwa rumus umum alkana adalah:

CnH2n+2

n = jumlah atom karbon

Pada penulisan rumus senyawa karbon dikenal rumus molekul danrumus struktur. Contoh

penulisan rumus molekul dan rumus struktur alkana dapat dilihat pada Tabel berikut :

Berdasarkan strukturnya alkana merupakan suatu hidrokarbon yang mempunyai ikatan

tunggal antara C dan C nya. Oleh karena semua C sudah mengikat 4 atom lain, maka alkana

disebut hidrokarbon jenuh atau parafin. Parafin artinya mempunyai daya gabung yang kecil

atau sukar bereaksi dengan zat lain.

ALKENA

Plastik merupakan barang yang sangat dibutuhkan untuk alat rumah tangga, perlengkapan

sekolah, pembungkus barang atau makanan, serta banyak lagi yang lainnya. Ini disebabkan

plastik harganya murah, indah warnanya, tidak mudah rusak, dan ringan. Bahan-bahan

pembuat plastik merupakan senyawa kimia yang termasuk golongan alkena. Alkena termasuk

senyawa tak jenuh. Bagaimana rumus umum alkena dan sifat-sifatnya? Perhatikan

Page 8: Tugas Individu Konversi Energi

pembahasan berikut ini. Perhatikan rumus molekul beberapa alkena dan namanya pada Tabel

Berikut ini :

Dari Tabel diatas dapat disimpulkan bahwa rumus umum alkena adalah:

CnH2n

n = jumlah atom karbon

Bagaimana rumus struktur alkena? Perhatikan Tabel berikut ini :

Pada alkana, ikatan C dengan C merupakan ikatan tunggal, sedangkan pada alkena terdapat

satu ikatan rangkap dua, sehingga alkena termasuk senyawa hidrokarbontidak jenuh, artinya

alkena masih mempunyai daya ikat terhadap molekul lain akibat adanya ikatan rangkap di

antara atom C-nya.

ALKUNA

Gas berbau khas yang biasa digunakan oleh tukang las adalah senyawa dari alkuna yang

disebut etunaatauasetilenayang sehari-hari disebut gas karbit. Gas ini dihasilkan dari reaksi

antara karbit (CaC2) dengan air. Persamaan reaksinya ditulis:

CaC2(s)   +   2 H2O(l) —-> C2H2(g) + Ca(OH)2 (aq)�karbit                             etuna       air kapur

Jika etuna direaksikan dengan oksigen akan menghasilkan kalor yang sangat tinggi sehingga

dapat melelehkan besi pada proses pengelasan. Persamaan reaksinya:

2 C2H2(g)+ 5 O2(g) ———> 4 CO2(g)+ 2 H2O(l)+ energi�

Page 9: Tugas Individu Konversi Energi

Bagaimana rumus umum alkuna ? Perhatikan pembahasan berikut ini. Rumus molekul

beberapa alkuna dan namanya dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Dari data rumus molekul di atas, dapat disimpulkan bahwa rumus umum alkuna adalah:

CnH2n–2, dengan n = jumlah atom C.

2. Jenis-Jenis Bahan Bakar

Bagian ini menerangkan tentang jenis bahan bakar: padat, cair, dan gas.

►Bahan bakar padat : batu bara, arang, kayu

►Bahan bakar cair : bensin, minyak solar, minyak tanah

►Bahan bakar gas : elpiji

Pada kendaraan – kendaraan yang sering dilihat di jalan, umumnya mempergunakan

bahan bakar cair yaitu bensin atau minyak solar. Hal ini dikarenakan bensin dan

minyak solar merupakan bahan bakar yang efektif dalam penggunaannya, karena

mempunyai beberapa kelebihan antara lain :

►Relatif ringan

►Effisien untuk menghasilkan panas

►Sisa pembakaran sedikit dan tidak merusak mesin

►Cara penyimpanannya mudah (susai kondisi tempat)

Bahan bakar bensin merupakan persenyawaan Hidro-karbon yang diolah dari minyak

bumi.Untuk mesin bensin dipakai bensin dan untuk mesin diesel disebut minyak

diesel.Premium adalah bensin dengan mutu yang diperbaiki.Bahan bakar yang umum

digunakan pada sepeda mesin adalah bensin.Unsur utama bensin adalah carbon (C)

Page 10: Tugas Individu Konversi Energi

dan hydrogen (H).Bensin terdiri dari octane (C8H18) dan nepthane (C7H16).

Pemilihan bensin sebagai bahan bakar berdasarkan pertimbangan dua kualitas; yaitu

nilai kalor (calorific value) yang merupakan sejumlah energi panas yang bisa

digunakan untuk menghasilkan kerja/usaha dan volatility yang mengukur seberapa

mudah bensin akan menguap pada suhu rendah. Dua hal tadi perlu dipertimbangkan

karena semakin naik nilai kalor, volatility-nya akan turun, padahal volatility yang

rendah dapat menyebabkan bensin susah terbakar

Bahan Bakar Padat (Batubara)

Batu Bara adalah salah satu sumber energi yang penting bagi dunia, yang digunakan

pembangkit listrik untuk menghasilkan listrik hampir 40% di seluruh dunia. Menurut

definisinya Batu bara adalah bahan bakar fosil. Batu bara dapat terbakar, terbentuk

dari endapan, batuan organik yang terutama terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen.

Batu bara terbentuk dari tumbuhan yang telah terkonsolidasi antara strata batuan

lainnya dan diubah oleh kombinasi pengaruh tekanan dan panas selama jutaan tahun

sehingga membentuk lapisan batu bara. Di banyak negara angka-angka ini jauh lebih

tinggi: Polandia menggunakan batu bara lebih dari 94% untuk pembangkit listrik;

Afrika Selatan 92%; Cina 77%; dan Australia 76%. Batu bara merupakan sumber

energi yang mengalami pertumbuhan yangpaling cepat di dunia di tahun-tahun

belakangan ini – lebih cepat daripada gas, minyak, nuklir, air dan sumber daya

pengganti.

Batu bara telah memainkan peran yang sangat penting ini selama berabad-abad –

tidak hanya membangkitkan listrik , namun juga merupakan bahan bakar utama bagi

produksi baja dan semen, serta kegiatan-kegiatan industri lainnya.

Sumber Daya Batu Bara menyajikan tinjauan lengkap mengenai batu bara dan

maknanya bagi kehidupan kita. Tinjauan ini menguraikan peran penting batu bara

sebagai sumber energi dan betapa pentingnya batu bara–bersama sumber energi

lainnya – dalam memenuhi kebutuhan energi dunia yang berkembang dengan cepat.

Jenis – Jenis Batubara

Page 11: Tugas Individu Konversi Energi

Bahan Bakar Gas

Suatu bahan bakar merupakan hal yang paling dibutuhkan yaitu Bahan bakar gas. Dimana

bahan bakar gas merupakan bahan bakar yang hanya memerlukan sedikit handling dan sistim

pembakaran yang sangat sederhana dan mudah perawatan sekaligus mudah dicari.Dalam Gas

yang sering kita tahu yaitu dikirimkan melalui jaringan pipa distribusi sehingga cocok untuk

wilayah yang berpopulasi tinggi atau padat industry dan banyak pemakai perorangan yang

besar memiliki penyimpan gas, bahkan beberapa diantara mereka memproduksi gasnya

sendiri.Sering sekali kita dapat temui para memilik tahu yang sering memanfaatkan limbah

tahunya sebagai gas, ada pula gas dari kotoran hewan ternak yang sering kita temui yaitu

ternak sapi.

Page 12: Tugas Individu Konversi Energi

1. Jenis-jenis bahan bakar gas

Berikut adalah daftar jenis-jenis bahan bakar gas:

Bahan bakar yang secara alami didapatkan dari alam:

- Gas alam

- Metan dari penambangan batubara

Bahan bakar gas yang terbuat dari bahan bakar padat

- Gas yang terbentuk dari batubara

- Gas yang terbentuk dari limbah dan biomasa

- Dari proses industri lainnya (gas blast furnace)

Bahan

Bakar

Gas

Masa

Jenis

Relatif

Nilai

Kalor

yang

lebih

tinggi

kkal/Nm3

Perbandinga

n

Udara/Bahan

bakar - m3

udara

terhadap m3

Bahan Bakar

Suhu

Nyala

api oC

Kecepatan

Nyala api

m/s

Gas

Alam

0,6 9350 10 1954 0,290

Propan 1,52 22200 25 1967 0,460

Butan 1,96 28500 32 1973 0,870

Sifat-sifat fisik dan kimia berbagai bahan bakar gas

2. LPG

LPG terdiri dari campuran utama propan dan Butan dengan sedikit persentase

hidrokarbon tidak jenuh (propilen dan butilene) dan beberapa fraksi C2 yang lebih

ringan dan C5 yang lebih berat. Senyawa yang terdapat dalam LPG adalah propan

(C3 H8), Propilen (C3 H6), normal dan iso-butan (C4 H10) dan Butilen (C4

H8).LPG merupakan campuran dari hidrokarbon tersebut yang berbentuk gas pada

Page 13: Tugas Individu Konversi Energi

tekanan atmosfir, namun dapat diembunkan menjadi bentuk cair pada suhu normal,

dengan tekanan yang cukup besar.Walaupun digunakan sebagai gas, namun untuk

kenyamanan dan kemudahannya, disimpan dan ditransport dalam bentuk cair

dengan tekanan tertentu.LPG cair, jika menguap membentuk gas dengan volum

sekitar 250 kali.

Uap LPG lebih berat dari udara: butan beratnya sekitar dua kali berat udara dan

propan sekitar satu setengah kali berat udara. Sehingga, uap dapat mengalir didekat

permukaan tanah dan turun hingga ke tingkat yang paling rendah dari lingkungan

dan dapat terbakar pada jarak tertentu dari sumber kebocoran. Pada udara yang

tenang, uap akan tersebar secara perlahan. Lolosnya gas cair walaupun dalam

jumlah sedikit, dapat meningkatkan campuran perbandingan volum uap/udara

sehingga dapat menyebabkan bahaya. Untuk membantu

3. Gas alam

Ada gas alam yag sering kita ucakan tapi kita tidak tahu gas tersebut memiliki

fungsi dan kandungan yang besar dalam gas alam. Metan merupakan kandungan

utama gas alam yang mencapai jumlah sekitar 95% dari volum total. Komponen

lainnya adalah: Etan, Propan, Pentan, Nitrogen, Karbon Dioksida, dan gasgas

lainnya dalam jumlah kecil. Sulfur dalam jumlah yang sangat sedikit juga ada.

Karena metan merupakan komponen terbesar dari gas alam, biasanya sifat metan

digunakan untuk membandingkan sifat-sifat gas alam terhadap bahan bakar

lainnya.Gas alam merupakan bahan bakar dengan nilai kalor tinggi yang tidak

memerlukan fasilitas penyimpanan. Gas ini bercampur dengan udara dan tidak

menghasilkan asap atau jelaga. Gas ini tidak juga mengandung sulfur, lebih ringan

dari udara dan menyebar ke udara dengan mudahnya jika terjadi kebocoran.

Perbandingan kadar karbon dalam minyak bakar, batubara dan gas diberikan dalam

tabel dibawah.

Jenis Gas Bahan Bakar

Minyak

Batubara Gas Alam

Karbon 84 41,11 74

Hidrogen 12 2,76 25

Sulfur 3 0,41 -

Oksigen 1 9,89 Sedikit

Page 14: Tugas Individu Konversi Energi

Nitrogen Sedikit 1,22 0,75

Abu Sedikit 38,63 -

Air Sedikit 5,98 -

1.1 Bahan Bakar Cair

Bahan bakar cair seperti minyak tungku/ furnace oil dan LSHS (low sulphur heavy

stock) terutama digunakan dalam penggunaan industri. Dibawah ini merupakan

beberapa dari sifat bahan bakar cair diberikan dibawah ini:

1. Densitas 7. Nilai Kalor

2. Specific Gravity 8. Sulfur

3. Viskositas 9. Kadar Abu

4. Titik Nyala 10. Residu Karbon

5. Titik Tuang 11. Kadar Air

6. Panas Jenis

Bahan bakar cair adalah bahan bakar yang strukturnya tidak rapat, jika dibandingkan dengan

bahan bakar padat molekulnya dapat bergerak bebas.Bensin/gasolin/premium, minyak solar,

minyak tanah adalah contoh bahan bakar cair.Bahan bakar cair yang biasa dipakai dalam

industri, transportasi maupun rumah tangga adalah fraksi minyak bumi. Minyak bumi

adalah campuran berbagai hidrokarbon yang termasuk dalam kelompok senyawa:

parafin, naphtena, olefin, dan aromatik. Kelompok senyawa ini berbeda dari yang lain

dalam kandungan hidrogennya. Minyak mentah, jika disuling akan menghasilkan

beberapa macam fraksi, seperti: bensin atau premium, kerosen atau minyak tanah,

minyak solar, minyak bakar, dan lain-lain. Setiap minyak petroleum mentah

mengandung keempat kelompok senyawa tersebut, tetapi perbandingannya berbeda.

Perbedaan minyak mentah yang utama ialah:

ominyak aspaltik, yang terdiri sebagian besar naphtena dan aromatik,

ominyak prafin, sebagian besar berupa parafin (lilin).

Dibawah ini diantaranya adalah bahan bakar cair :

1. Bensin atau Gasolin atau Premium

2. Kerosen

Termasuk kerosen adalah:

Page 15: Tugas Individu Konversi Energi

- Bahan bakar turbin gas pada pesawat terbang.

- Minyak bakar, biasa dipakai untuk dapur rumah tangga, bahan bakar kapal laut, dan

penerangan lampu kereta api di masa lalu.

Mutu kerosen tergantung pada sifatnya dalam uji lampu (lamp test) dan uji bakar,

seperti timbulnya asap dan kabut putih. Asap disebabkan oleh hidrokarbon aromatik

sedang kabut putih oleh disulfida.

3. Bahan Bakar Diesel

Bahan bakar diesel atau minyak diesel dipakai untuk mengoperasikan mesin diesel

atau “compression ignition engine”.Mutunya ditentukan oleh angka cetana.Makin

tinggi angka cetana, makin tinggi unjuk kerja yang diberikan oleh bahan bakar diesel.

Angka cetana adalah besarnya kadar volume cetana dalam campurannya dengan

metilnaphtalen. Cetan murni mempunyai angka cetana = 100, sedang aromatik

mempunyai angka cetana = 0. Unjuk kerja adalah persentase rata-rata daya yang dapat

diperoleh dari mesin dengan bahan bakar tertentu dibandingkan dengan daya yang

diperoleh dari bahan bakar yang mempunyai angka cetana = 100.

4. Minyak Residu

Minyak residu biasa digunakan pada ketel uap, baik yang stasioner maupun yang

bergerak. Dalam hal instalasinya, pemakaian minyak residu dalam ketel uap akan

lebih murah dibanding batubara. Disamping itu, pemakaian minyak residu tidak

menimbulkan masalah abu.Akan tetapi pada ketel uap tekanan tinggi dan suhu tinggi

dapat menimbulkan korosi dan kerusakan pada “superheater tube”. Pemakaian

minyak residu kecuali dalam ketel uap.

HHV dan LHV

Nilai Panas ( Nilai Pembakaran) atau HV ( Heating Value) adalah  jumlah panas yang

dikeluarkan oleh 1kg bahan bakar bila bahan bakar tersebut dibakar. Pada gas hasil

pembakaran terdapat H2O dalam bentuk uap atau cairan. Dengan demikian nilai pembakaran

bila H2O yang terbentuk berupa uap akan lebih kecil bila dibandingkan dengan H2O yang

terbentuk sebagai cairan. Berarti ada 2 macam Nilai Pembakaran yaitu Nilai Pembakaran Atas

(NPA) atau HHV dan Nilai Pembakaran Bawah (NPB) atau LHV.

1.    NPA atau HHV adalah :

Page 16: Tugas Individu Konversi Energi

Yaitu Nilai Pembakaran bila didalam gas hasil pembakaran terdapat H2O berebentuk

cairan

2.    NPB atau LHV adalah:

Yaitu Nilai Pembakaran bila didalam gas hasil pembakaran terdapat H2O berbentuk gas.

Prinsip pembakaran bahan bakar sejatinya adalah reaksi kimia bahan bakar dengan oksigen

(O). Kebanyakan bahan bakar mengandung unsur Karbon (C), Hidrogen (H) dan Belerang

(S).  Akan tetapi yang memiliki kontribusi yang penting terhadap energi yang dilepaskan

adalah C dan H.  Masing-masing bahan bakar mempunyai kandungan unsur C dan H yang

berbeda-beda.

Proses pembakaran terdiri dari dua jenis yaitu pembakaran lengkap (complete combustion)

dan pembakaran tidak lengkap (incomplete combustion). Pembakaran sempurna terjadi

apabila seluruh unsur C yang bereaksi dengan oksigen hanya akan menghasilkan CO2, seluruh

unsur H menghasilkan H2O dan seluruh S menghasilkan SO2. Sedangkan pembakaran tak

sempurna terjadi apabila seluruh unsur C yang dikandung dalam bahan bakar bereaksi dengan

oksigen dan gas yang dihasilkan tidak seluruhnya CO2. Keberadaan CO pada hasil

pembakaran menunjukkan bahwa pembakaran berlangsung secara tidak lengkap.

Jumlah energi yang dilepaskan pada proses pembakaran dinyatakan sebagai entalpi

pembakaran yang merupakan beda entalpi antara produk dan reaktan dari proses pembakaran

sempurna.  Entalpi pembakaran ini dapat dinyatakan sebagai Higher Heating Value (HHV)

atau Lower Heating Value (LHV).  HHV diperoleh ketika seluruh air hasil pembakaran dalam

wujud cair sedangkan LHV diperoleh ketika seluruh air hasil pembakaran dalam bentuk uap.

Pada umumnya pembakaran tidak menggunakan oksigen murni melainkan memanfaatkan

oksigen yang ada di udara.  Jumlah udara minimum yang diperlukan untuk menghasilkan

pembakaran lengkap disebut sebagai jumlah udara teoritis (atau stoikiometrik).  Akan tetapi

pada kenyataannya untuk pembakaran lengkap udara yang dibutuhkan melebihi jumlah udara

teoritis.   Kelebihan udara dari jumlah udara teoritis disebut sebagai excess air yang umumnya

dinyatakan dalam persen. Parameter yang sering digunakan untuk mengkuantifikasi jumlah

udara dan bahan bakar pada proses pembakaran tertentu adalah rasio udara-bahan bakar.  

Apabila pembakaran lengkap terjadi ketika jumlah udara sama dengan jumlah udara teoritis

maka pembakaran disebut sebagai pembakaran sempurna.

Nilai kalori merupakan nilai panas yang dihasilkan dari pembakaran sempurna suatu zat pada

suhu tertentu.

Reaksi pembakaran sempurna hydrocarbon seperti ini:

Page 17: Tugas Individu Konversi Energi

CxHy + (x + y/4) O2 —–> x CO2 + y/2 H2O

Sesuai definisinya, panas pembakaran dihitung seolah-olah reaktan dan hasil reaksi memiliki

suhu yang sama. Biasanya kondisi standar yang dipakai untuk perhitungan nilai kalori adalah

25 °C dan 1 atm. Seperti kita tahu pada 25 °C dan 1 atm H2O memiliki fase liquid, maka

perhitungan HHVmenganggap H2O hasil pembakaran diembunkan menjadi fase liquid,

sehingga selain panas didapat dari pembakaran, diperoleh pula energi dari panas

pengembunan H2O. Kalau perhitungan LHV itu menganggap bahwa H2O tetap pada fase gas

pada 25 °C. Jadi selisih antara HHV dan LHV adalah panas pengembunan H2O pada suhu dan

tekanan standar.

HHV dan LHV adalah notasi theoretical, hanya dipakai untuk indikasi dan tidak

menunjukkan kondisi yang sebenarnya dalam praktek. Alasannya bahan bakar dan gas hasil

pembakaran tidak pernah berada pada temperatur yang sama sesuai asumsi yang dipakai

untuk perhitungan HHV dan LHV. Dalam praktek, energi yang bisa kita peroleh dari

pembakaran bahan bakar akan selalu lebih kecil dari HHV atau LHV, karena ada energi

dalam bentuk panas yang dibawa pergi oleh gas hasil pembakaran. Itulah sebabnya efisiensi

semua mesin konversi energi (steam power plant, internal combustion engine, gas turbine)

tidak pernah bisa 100 %.

Jadi HHV dan LHV sama sekali tidak ada hubungannya dengan fase dari bahan bakarnya,

baik bahan bakar padat maupun cair, sama-sama punya HHV dan LHV. Kalau soal gampang

atau susahnya membakar, juga tidak ada hubungannya dengan HHV & LVH. Karena,

pembakaran itu proses eksotermis, jadi tidak mengambil panas (energi) dari lingkungan justru

memberikan panas ke lingkungan. Sebenarnya yang bisa dibakar itu adalah fase gas, kalau

ada bahan bakar cair, maka harus terbentuk cukup uap di atas permukaannya supaya bisa

memulai pembakaran. Kalau kita mulai dari temperatur ambient, untuk bahan bakar cair

tertentu, misalnya diesel oil, mesti diberikan suhu yang cukup supaya tekanan uapnya cukup

tinggi untuk membentuk fase uap yang bisa dibakar (dari sinilah muncul istilah flash point).

Tapi begitu sudah dibakar, panas dari pembakaran akan selalu menyediakan energi yang

cukup untuk menghasilkan fase uap yang siap untuk dibakar.

-       Rumus Dulong & Petit untuk menghitung Nilai Panas

HHV = 33950 C + 144200 ( H2-O2/8) + 9400 S kJ/Kg

Page 18: Tugas Individu Konversi Energi

(Prinsip Prinsip Konversi Energi)

C         = persentase unsure Carbon.

H2        = persentase unsure Hidrogen.

S         = persentase unsure Sulfur.

O2       = persentase unsure Oksigen.

LHV = HHV – 2400 ( M+9H2) kJ/Kg.

(Prinsip Prinsip Konversi Energi)

M = Moinsture (kebasahan)

Jumlah kebutuhan udara untuk proses pembakaran juga dapat dihitung dengan persamaan

pembakaran.

Komposisi udara = 21 % O2 dan 79 % N2 dll dalam Volume atau dalam komposisi berat ;

23,2 % O2 dan 76,8 % N2 dll.

Untuk mengitung kebutuhan udara teorits dapat digunakan rumus:

WA teoritis = (2,66C+7,94H-O2)/0,232

3. Macam – Macam Mesin Konversi Energi

A.Motor bakar

Motor bakar, merupakan suatu pesawat kerja yang mengubah energi kimia dari

campuran bahan bakar menjadi energi mekanik naik turunnya poros engkol.

Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini (proses pembakaran bahan

bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu: motor

pembakaranluar dan motor pembakaran dalam.

1. Motor pembakaran luar

Page 19: Tugas Individu Konversi Energi

Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di

luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin

tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi

tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah

menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.

Contoh alat transportasi yang menggunakan prinsip kerja motor pembakaran luar :

2. Motor pembakaran dalam

Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi didalam

mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah

menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin

propulasi pancar gas.

Contoh alat transportasi yang menggunakan prinsip kerja motor pembakaran dalam:

Turbin pada pesawat terbang, sepeda motor, mobil, truck,

Berdasarkan Prinsip kerjanya motor bakar dibagi atas 3 macam, yaitu :

1. Motor Bakar Bensin

Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini

selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik.

Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut :

campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke dalam silinder,

dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar oleh percikan bunga api dari busi untuk

memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi

suhu dan tekanan didalam ruang siliinder, sehingga torak bergerak turun naik di

dalam silinder akibat tekanan tinggi pembakaran, Gerak naik turun piston kemudian

diubah batang torak menjadi gerak putar poros engkol. Melalui mekanisme katup

yang terhubung ke poros engkol pengaturan pembukaan katup masuk bahan bakar dan

katup pembuangan sisa-sisa pembakaran dilakukan secara periodik

Contoh kendaraan yang menggunakan Prinsip kerja motor bensin :

2. Motor Bakar Diesel

Page 20: Tugas Individu Konversi Energi

Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression ignition engine)

karena penyalaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu kompresi udara dalam ruang

bakar. Dan menggunakan bahan bakar solar dalam pembakarannya.

Prinsip kerja motor bakar diesel

Cara pembakaran dan pengatomisasian (atomizing) bahan bakar pada motor diesel

tidak sama dengan motor bensin. Pada motor diesel yang diisap oleh torak dan

dimasukkan ke dalam ruang bakar hanya udara, yang selanjutnya udara tersebut

dikompresikan sampai mencapai suhu dan tekanan yang tinggi. Beberapa saat

sebelum torak mencapai titik mati atas (TMA) bahan bakar solar diinjeksikan ke

dalam ruang bakar. Dengan suhu dan tekanan udara dalam silinder yang cukup tinggi

maka partikel-partikel bahan bakar akan menyala dengan sendirinya sehingga

membentuk proses pembakaran. Agar bahan bakar solar dapat terbakar sendiri, maka

diperlukan rasio kompresi 15-22 dan suhu udara kompresi kira-kira

600ºC.

Contoh kendaraan yang menggunakan prinsip kerja motor bakar diesel:

3. Motor Bakar Wankel

Dikenal juga dengan nama mesin rotari ( rotaryengine), yaitu tipe mesin yang trdiri

atas rotor berbentuk segitiga sama sisi yang berputar dalam stator. Dibandingkan

motor torak, getaran motor wankel lebih halus, karena tidak banyak bagian yang

bergerak. Selain itu lebih ringan dan lebih kecil ukurannya. Untuk ukuran yang sama

besar, mesin wankel dapat menghasilkan tenaga gerak dua kali lebih besar daripada

mesin torak konvensional. Secara umum, bagian utama dari mesin ini adalah rotor

segitiga sama sisi dengan bentuk ruang pembakaran berbentuk epitrokoida. Rotor

bergerak sedemikian rupa sehingga ujungnya senantiasa menyentuh dinding ruang

pembakaran yang terbagi atas 3 bidang. Dalam tiga bidang tersebut terjadi tiga proses

utama operasi sebuah mesin, yaitu, pemampatan bahan bakar, pembakaran bahan

bakar, dan pembuangan bahan bakar.

Contoh kendaraan yang menggunakan prinsip kerja motor bakar wenkel:

Page 21: Tugas Individu Konversi Energi

B. TURBIN GAS

Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk

memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik

dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda

turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri

dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor

berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga

temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam

ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara

mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut

berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar

hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin

gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-

sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar

kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah

melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

C. MOTOR LISTRIK

Motor Listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya

memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat

bahan, dll di industri dan digunakan juga pada peralatan listrik rumah tangga (seperti:

mixer, mobil listrik, speda motor listrik, pompa air dsb)

Prinsip Kerja Sistem Motor Listrik

Bagian yang menuju kutub utara kawat konduktor dan yang menuju kutub selatan

menerima gaya dari arah vertikal berlawanan sehingga kawat konduktor berputar. Ini

disebut prinsip putaran motor.

Page 22: Tugas Individu Konversi Energi

Saat koil atau lilitan dalam armature dialiri arus listrik maka armature akan menjadi

magnet, sehingga sisi armature sebelah kiri menjadi magnet kutub utara dan sisi

armature sebelah kanan menjadi magnet kutub selatan. Akibatnya magnet stator dan

magnet rotor (armature)akan saling bertolak belakang sehingga armature akan

berputar. Armature masih bergerak dan sampai pada posisi vertical tegak lurus tepat

pada bidang non-magnet sehingga armature akan terus bergerak. Armature bergerak

sampai pada posisi kutub yang berpasangan (kutub utara armature dengan kutub utara

stator dan kutub selatan armature dengan kutub selatan stator). Kemudian komutator

membalik arus yang menuju armature sehingga bidang magnet pada armature

berubah.

Akibatnya kutub utara armature bertemu dengan kutub utara stator dan kutub selatan

armature bertemu kutub selatan stator sehingga saling bertolak belakang dan

menyebabkan armature (rotor) berputar kembali

Konstruksi Motor Listrik

D. KOMPRESOR

Kompresor adalah alat pemampat atau pengkompresi udara dengan kata lain

kompresor adalah penghasil udara mampat. Karena proses pemampatan, udara

mempunyai tekanan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan udara lingkungan

(1atm)

Komponen – komponen Kompressor

Konstruksi kompressor jenis torak/piston antara lain meliputi :

1. Silinder Dan Kepala Silinder

Merupakan bejana kedap udara dimana torak bergerak bolak-balik untuk menghisap

dan memampatkan udara. Pada umumnya terbuat dari besi cor dengan tekanan kurang

dari 50 kgf/cm2 (4,9 MPa).

2. Torak Dan Cincin Torak

Berfungsi untuk melakukan kompresi terhadap udara/gas, sehingga torak harus kuat

menahan tekanan dan panas.

Page 23: Tugas Individu Konversi Energi

3. Katup Katup

Katup – katup pada kompressor berfungsi untuk membuka dan menutup secara

otoamtis tanpa mekanisme penggerak katup. Dimana pembukaan katup tergantung

dari perbedaan tekanan yang terjadi antara bagian dalam dan bagian luar silinder.

4. Poros Engkol Dan Batang Torak,

Poros engkol berfungsi untuk mengubah gerakan putar menjadi gerak bolak-balik.

5. Kotak Engkol

Berfungsi sebagai dudukan bantalan engkol yang bekerja menahan beban inersia dari

masa yang bergerak bolak balik serta gaya pada torak.

6. Pengatur Kapasitas

Mengatur batas volume dan tekanan yang dihasilkan kompressor dengan

menggunakan alat yang biasa disebut pembebas beban (unloader).

7. Transmisi Daya, Sebagai penggerak kompressor pada umumnya memakai motor

listrik atau motor bakar torak.

1. Motor Listrik

Pada umumnya diklassifikasi menjadi dua yaitu motor induksi dan motor sikron.

2. Motor Bakar

Motor bakar biasa digunakan sebagai penggerak kompressor bila tidak tersedia

sumber listrik ditempat pemasangan kompressor, atau sebagai kompressor portable.

Motor bensin bisanya digunakan dengan daya s.d. 5,5 kW sedangkan untuk daya yang

lebih besar digunakan motor bakar diesel.

Prinsip Kerja Sistem Kompresor

1. Langkah Hisap : Udara masuk kompresor karena tekanan di dalam silinder

lebih rendah dari 1 atm

Page 24: Tugas Individu Konversi Energi

2. Langkah Kompresi : udara di dalam kompresor dikompresi, tekanan dan

temperatur udara naik

3. Langkah Pengeluaran : Karena tekanan udara mampat katup keluar terbuka

danudara mampat ke luar silinder

Penggunaan Udara Kompressor

• Rem pada bis dan kereta api

• Pintu pneumatik pada bis dan kereta api

E. REFRIGASI (PENGKONDISI UDARA)

Mesin refrigerasi secara umum digunakan untuk pengkondisian udara suatu

ruangan,rumah atau industri, sehingga setiap orang yang berada pada ruangan tersebut

akan merasa nyaman. Alat ini biasa disebut dengan Air Conditioning.

Komponen sistem Refrigasi Mobil

1. Kompressor

Fungsi compressor pada sistem pendinginan uap (vapor compression system) ada dua

macam:

1) untuk mengalirkan uap refrigeran yang mengandung sejumlah panas dari

evaporator.

2) Untuk menaikan temperatur uap refrigeran sampai mencapai titik saturasinya

(jenuh), titik tersebut lebih tinggi daripada temperatur medium pendinginnya.

Compressor mengambil uap panas pada temperatur rendah di dalam evaporator dan

memompakannya ke tingkat temperatur yang lebih tinggi di dalam kondensor, oleh

karena itu biasa juga compressor itu disebut heat pump Compressor tersebut dibuat

oleh beberapa pabrikan seperti Tecumseh, Nippondenso, York, Delco Air, Sankyo

dan lain-lain, dengan bermacam-macam model sesuai dengan kebutuhannya. Pabrikan

compressor yang terkenal di Indonesia adalah Nippondenso. Compressor yang

digunakan di AC mobil umumnya menggunakan silender (piston) yang terdiri atas

satu sampai enam silender.

2. Kondensor adalah komponen penukar panas yang berfungsi untuk

Page 25: Tugas Individu Konversi Energi

mengkondensasikan gas refrigeran dari compressor.

3. Evaporator adalah penukar kalor yang di dalamnya mengalir cairan refrigeran yang

berfungsi sebagai penyerap panas dari produk yang didinginkannya sambil berubah

phasa.

4. Refrigeran adalah bahan pendingin berupa fluida yang digunakan untuk menyerap

panas melalui perubahan phasa cair ke gas (menguap) dan membuang panas melalui

perubahan phasa gas ke cair (mengembun).

5. Komponen Kelistrikan

Rangkaian kelistrikan pada sistem AC mobil adalah sangat sederhana seperti terlihat

pada gambar 22. Umumnya terdiri atas beberapa komponen seperti : thermostat, fuse,

motor blower, kopling magnet (magnetik clutch) dan pusat pengatur kecepatan blower

(master control).

7. Fuse

Fuse digunakan untuk menjaga komponen AC dan komponen kelistrikan lainnya dari

arus yang berlebih. Ukuran fuse yang digunakan biasanya berada pada kisaran 20 A–

30 A, bergantung pada sistem kelistrikan yang direncanakan.

8. Komponen Kontrol (Matering device)

Komponen kontrol refrigeran merupakan suatu tahanan yang tempatnya berada

diantara sisi tekanan tinggi dan sisi tekanan rendah.

9. Magnetik Clutch

Magnetik clutch berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan kompressor dari

daya gerak mesin.

10. Master Control

Pada umumnya master control termasuk ke dalam perlengkapan pengatur kecepatan

blower.

Page 26: Tugas Individu Konversi Energi

11. Blower Motor

Blower digunakan untuk menarik udara segar (fresh) atau udara sirkulasi ke dalam

ruang penumpang yang sebelumnya dilewatkan melalui evaporator atau heater.

Penerapan

1. Sistem Pendingin Ruangan Mobil

F. Sel bahan bakar (fuel cell)

Adalah Fuel cell pada dasarnya mirip dengan baterai yaitu sumber daya yang

menggunakan reaksi kimia untuk menghasilkan arus listrik. Perbedaannya terletak

pada sumber energi yang didapat, jika baterai memanfaatkan reaksi kimia dan

membutuhkan pengisian daya untuk mendapatkan arus listrik maka fuel cell tidak

membutuhkan pengisian daya melainkan pengisian bahan bakar. Jadi fuel cell

memanfaatkan bahan bakar untuk direaksikan secara elektrolisis untuk menghasilkan

elektron dan mengalirkan arus listrik. Salah satu bahan bakar yang sering digunakan

untuk fuel cell adalah hidrogen.

Prinsip Kerja Sistem Sel bahan bakar (fuel cell)

Gas hidrogen masuk dari sisi kiri atau bisa disebut anoda (tempat terjadinya reaksi

oksidasi/pelepasan elektron) dan oksigen masuk di sisi kanan atau bisa disebut katoda

(tempat terjadinya reaksi reduksi/penangkapan elektron) maka terjadilah reaksi

berikut:

Anoda: H2 —-> 2elektron + 2H+

Katoda: 1/2O2 + 2elektron + 2H+ —> H2O

Masing-masing reaksi memiliki jumlah elektron (kutub negatif) dan proton (kutub

positif) yang sama, gas hidrogen mengalami reaksi oksidasi atau melepaskan elektron

sedangkan gas oksigen mengalami reaksi reduksi atau menerima elektron namun

melalui mekanisme yang berbeda. Ion positif atau proton (2H+) masuk melalui

membran dalam fuel cell (dalam gambar berwarna biru di tengah atau daerah namun

membran ini bersifat selektif yaitu tidak bisa dilewati ion negatif atau elektron

sehingga elektron harus melalui jalur lain yang dihubungkan menuju katoda.

Pergerakan elektron inilah yang akhirnya menghasilkan arus listrik, jika kita ingat

Page 27: Tugas Individu Konversi Energi

pelajaran dasar fisika bahwa arus listrik adalah arus yang mengandung muatan

elektron. Maka gambar diatas menunjukkan arus elektron mampu mengubah energi

listrik menjadi energi cahaya dan menyalakan lampu. Sedangkan di katoda elektron

akan kembali bertemu proton untuk kemudian membentuk senyawa uap air karena

adanya oksigen. Bisa dikatakan emisi untuk fuel cell berbahan bakar hidrogen ini

hanyalah uap air bukan karbon dioksida seperti pembakaran pada umumnya.

G. Solar cell

Solar cell adalah suatu alat yang mampu mengubah energi panas matahari menjadi

energi listrik. Dalam perkembangan energi listrik mampu dimanfaatkan menjadi

berbagai macam energi lainnya, salah satu contohnya energi gerak

Secara sederhana solar cell terdiri dari persambungan bahan semikonduktor bertipe p

dan n (p-n junction semiconductor) yang jika tertimpa sinar matahari maka akan

terjadi aliran electron, nah aliran electron inilah yang disebut sebagai aliran arus

listrik.