STUDI EKSPERIMEN PENGARUH PENGGUNAAN …repo.polinpdg.ac.id/623/1/ASCNITech_2016_REKAYASA...STUDI EKSPERIMEN PENGARUH PENGGUNAAN KOH TERHADAP PERFORMA GENERATOR HHO TIPE DRY CELL BERDIMENSI

STUDI EKSPERIMEN PENGARUH PENGGUNAAN KOH

TERHADAP PERFORMA GENERATOR HHO

TIPE DRY CELL BERDIMENSI 3.316 mm

Nofriyandi. R., S.Pd., MT

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Dharma Andalas, Padang

Kampus Simpang Haru Sawahan – Padang

email : [email protected]

Abstrak

Penggunaan energi oleh manusia selalu mengalami peningkatan. Saat ini minyak bumi merupakan

sumber utama dalam kebutuhan energi nasional pada semua jenis kendaraan. Kualitas pembakaran pada

kendaraan dapat ditingkatkan dengan penambahan gas hidrogen dan oksigen yang diperoleh dari

elektrolisis air, sehingga dapat megurangi pemakaian bahan bakar utama. Pada penelitian ini dapat melihat

besarnya energi HHO yang di hasilkan dengan penggunaan generator tipe dry.

Penelitian ini dilakukan secara eksperimen. Tahapan pertama membuat generator HHO tipe dry

menggunakan plate SS316L. Ukuran plate 70 mm x 70 mm, bagian tengah plate di lubangi Ø 12 mm, bagian

atas dan bagian bawah plat dilubangi Ø 10 mm, dengan luas permukaan yang bekerja aktif saat elektrolisis

3.316 mm. Generator HHO terdiri dari 3 cell dan 4 plat netral untuk masing-masing cell dengan

penambahan 5, 7 dan 9 gram KOH.

Dari hasil penelitian ini penggunaan 5 gram KOH menghasilkan gas HHO 7,181 ml/s, efisiensi

91,3%. Untuk 7 gram KOH menghasilkan gas HHO 11,128 ml/s, efisiensi 87,3%. Untuk 9 gram KOH

menghasilkan gas HHO 12,283 ml/s, efisiensi 86,8%.

Kata kunci : HHO,KOH, plate, cell.

1. Pendahuluan

Indonesia merupakan negara yang masih menggunakan bagan bakar minyak sebagai bahan bakar utama pada

kendaraan. Hasil pembakaran dari bahan bakar minyak yang terdiri dari campuran karbon, hidrokarbon,

oksigen dan hidrogen dapat menghasilkan nilai polutan yang besar sehingga berbahaya bagi lingkungan.

Dalam pencagahan besarnya efek polutan tersebut, berbagai peneliti terus melakukan penelitian dan

pengembangan dengan berbagai metode guna menghasilkan bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan.

Perkembangan dan penggunaan biodiesel dan bioethanol masih belum optimal karena beberapa faktor

diantaranya adalah sumber bahan bakunya belum memadai secara kuantitas dan kualitas, sebagian dari bahan

bakunya adalah bahan pangan yang masih mungkin mengganggu ketersediaan bahan pangan, dan peraturan

tentang kualitas emisi belum seketat di negara lain, serta kesiapan dari segi budi daya, kesiapan teknologi

proses, kesiapan sarana-prasarana pemasaran. Bahan bakar yang dihasilkan dari pemanfaatan energi dengan

cara elektolisa air murni menjadi bahan bakar atau HHO dinilai sebagai bahan bakar masa depan yang ramah

lingkungan, efisien dan mempunyai nilai energi yang besar dari pada bahan bakar gasolin.

Berikut perbandingan bahan bakar gasoline dengan hydrogen.

The properties of hydrogen

Properties Unleaded gasoline

Hidrogen

Autoignition

temperature (K)

Minimum ignition

energy (mJ)

Flammability limits

(volume % in air)

Stoichiometric air-fuel

ratio on mass basis

Limits of flammability

533 – 733

0.24

1.4 - 7.6

14.6

0.7 - 3.8

858

0.02

4 – 75

34.3

0.1 – 7.1 292

National Conference of Applied Sciences, Engineering, Business and Information Technology. Politeknik Negeri Padang, 15 – 16 Oktober 2016 ISSN:2541-111x

mailto:[email protected]

(equivalence ratio)

Density at 16 _C and

1.01 bar (kg/m3)

Net heating value

(MJ/kg)

Flame velocity (cm/s)

Quenching gap in NTP

air (cm)

Diffusivity in air

(cm2/s)

Research octane

number

Motor octane number

Flashpoint

721 - 785

43.9

37 – 43

0.2

0.08

92 – 98

80 – 90

Approximatel

y –45 ºF (–43

ºC; 230 K)

0.0838

119.93

265 – 325

0.064

0.63

130

-

< –423 ºF (< –

253 ºC; 20 K)

Sumber : International journal of hydrogen energy 35 (Ali Can Yilmaz, Erinc¸ Uludamar, Kadir Aydin 2010) 11366 –

11372 dan hydrogen fuel cell engines and related technologies: Rev 0, December 2001

Penelitian ini bertujuan agar dapat mengetahui jumlah dari gas HHO yang di hasilkan serta nilai efisiensi dari

generator HHO type dry. Variasi dalam setian penelitian hanya melihat perbedaan hasil dari jumlah KOH

yang di berikan yaitu 5 gram, 7 gram dan 9 gram KOH. Pengambilan data dilakukan secara eksperimen,

dengan melihat secara langsung banyaknya gas HHO yang di peroleh dalam 500 liter/detik. Setiap pengujian

dilakukan selama 120 menit pada setiap variasi.

Pada penelitian Saharuddin, Djoko Sungkono Kawano, (2014), meneliti tentang penghasilan HHO pada

generator sistem basah (wet) dengan penambahan elektrolit 1 gr KOH/liter Aquades dengan nilai efisiensi

tertinggi 57.98 % ke 46,03 % selama 120 menit percobaan. Pada penelitian Sugeng Heri Purnomo dan Djoko

Sungkono, (2014), meneliti tentang Komparasi Penghasilan HHO pada Generator Tipe Kering (Dry) dengan

Susunan Kerucut Diameter Lubang 7 mm dan 10 mm Terpasang Vertikal dengan nilai efisiensi tertinggi

51.31 % ke 47,04 % selama 120 menit percobaan.

Dari hasil penelitian diatas penggunaan generator HHO tipe dry dan wet dengan susunan kerucut pada plat

generator, efisiensi dari generator HHO terbuang sebesar 52,005% dan 48,69 %. Pada penelitian ini

penggunaan generator tipe dry cell di harapkan dapat meningkatkan laju produksi serta efisiensi dari

generator HHO.

Hasil dari penelitian ini diharapkan mampu memberikan kemudahan bagi para peneliti berikutnya dalam

pengaplikasian bahan bakar HHO pada kendaraan sepeda motor, karna dari hasil pengujian yang diperoleh

dapat ditentukan penggunaan terbaik pada aplikasi kendaraa motor dalam setiap variasi.

1.1 Tujuan Penelitian

a. Untuk mengetahui laju produksi gas HHO generator tipe dry cell dengan penambahan 5, 7 dan 9 gram

larutan KOH

b. Untuk mengetahui efisiensi generator gas HHO tipe dry cell dengan penambahan 5, 7 dan 9 gram larutan

KOH

1.2 Batasan Penelitian

Batasan masalah dalam penelitian ini sebagai berikut :

a. Hasil percobaan hanya berlaku untuk generator HHO tipe kering (dry) dengan elektroda plat stainless

steel tipe 316L dengan luas permukaan yang bekerja aktif saat elektrolisi 3.316 mm.

b. Menggunakan larutan elektrolit KOH 5 gram, 7 gram dan 9 gram pada1 liter aquades.

c. Analisa dilakukan pada generator HHO meliputi daya yang dibutuhkan generator HHO, temperatur pada

generator HHO, Laju produksi gas HHO dan efisiensi generator HHO.

2. Tinjauan Pustaka Jika air dipanaskan akan berubah bentuk menjadi uap air atau gas dengan simbol H2O(g). Jika air dipecah

dengan menggunakan energi yang sesuai, maka akan terurai menjadi gas H2(g) dan gas O2(g). Gas yang keluar

ketika air dipanaskan bukan gas hidrogen. Air hanya dapat dipecah menjadi gas hidrogen dan gas oksigen

(sebagai bahan penyusunnya) dengan teknik tertentu. Banyak teknik untuk memecah air menjadi gas H2(g)

dan gas O2(g) yaitu dengan menggunakan energi nuklir dan elektrolisis. Cara elektrolisis sangat mungkin

dilakukan, karena selain aman, cara ini juga mudah untuk dilakukan. Elektrolisis yaitu proses yang

293


memerlukan energi listrik untuk terjadinya reaksi kimia, seperti penguraian air menjadi gas hidrogen dan gas

oksigen.

Gambar 1. Keterangan umum unsur air

3. Metode Penelitian a. Pengujian Alat

Metode pada penelitian ini dilakukan secara eksperimental. Pengujian langsung pada alat yang telah di

rancang, sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan dalam pengujian. Generator HHO tipe dray cell

dipasang secara vertikal dengan menggunakan 3 cell, pada masing-masing cell terdiri dari 4 plat netral. Luas

permukaan yang bekerja pada masing-masing plat di batasi oleh O-ring seals dengan ukuran Ø luar 60 mm.

Gambar 2. Cara Pemasangan Generator HHO

Variasi hasil data uji diperoleh dari jumlah banyaknya penggunaan KOH yaitu, 4, 5 dan 7 gram KOH.

Pegujian dilakukan selama 120 menit secara continue agar mendapatkan hasil yang lebih akurat. Sumber

energi di peroleh dari enegi baterai (DC) yang terpasang langsung carger dari listrik PLN guna menjaga

kestabilan energi baterai.

294


Gambar 3. Skema Pengujia Generator HHO

b. Parameter unjuk kerja generator HHO

1) Daya Generator HHO (PHHO), [Watt]

Perumusan untuk daya yang dibutuhkan adalah sebagai berikut:

(2.1)

Dimana:

P = daya generator HHO (watt)

V = beda potensial/voltase (volt)

I = arus listrik (ampere)

2) Laju Produksi Gas HHO ( ) Menghitung flowrate gas HHO dengan persamaan berikut ini:

ṁ = Q x ρ (2.2)

Dimana :

ṁ = Laju Produksi Gas HHO (Kg/s)

Q = Debit Produksi gas HHO (m3/s)

= Massa Jenis HHO (Kg/m3)

Persamaan debit Produksi gas HHO:

Q = V/t (2.3)

Dimana :

V = Volume gas Terukur (m3)

t = Waktu produksi gas HHO

3) Efisiensi Generator HHO (ηHHO), [%]

Efisiensi dihitung agar mengetahui optimalitas generator selama bekerja, yaitu dilihat dari perbandingan

jumlah energi yang masuk dan terpakai dalam sistim kerja dengan energi yang dihasilkan atau energi keluar.

Adapun persamaan efisiensi secara umum adalah sebagai berikut :

(2.4)

Energi yang terpakai (input) merupakan komponen yang bekerja dalam proses elektrolisa pada generator gas

HHO, dalam hal ini adalah entalpi generator, entalpi bernilai positif karena reaksi pada generator gas HHO

adalah reaksi endoterm atau reaksi yang menyerap panas untuk menghasilkan produk. Sedangkan energi

yang berguna (output) adalah energi yang diberikan dari generator. Nilai input yaitu nilai entalpi gas ideal.

H2O(l) H2(g) + ½ O2(g) = + 285,84 x 103J/mol

Lalu untuk nilai energi ikatan yang dibutuhkan dapat diketahui melalui rumusan dibawah ini :

p x V = n x x T (2.5)

Jika persamaan 1.5 ditinjau persatuan waktu, maka :

p x = x x T (2.6)

(2.7)

Dimana :

p = Tekanan Gas ideal (1atm = 100 kPa)

= Volume per satuan waktu (liter/s)

= Konstanta Gasideal (8.314472 J/mol.K)

= Mol per satuan waktu (Mol/s) 295


T = 298 K (STP)

Ouput = PGen = V x I,

Maka nilai Effisiensi dari generator gas HHO:

η=

x100% (2.8)

4. Hasil dan Pembahasan a. Amper terhadap waktu

Gambar 4. Grafik Hasil Pengujian Amper

Hasil pengujian generator pada Gambar 3 di atas merupakan hasil pengujian yang dilakukan selama 120

menit setiap cell dengan kandungan jumlah konsentrasi KOH yang berbeda, yaitu dengan penambahan 5, 7

dan 9 gram KOH. Dari hasil uji terlihat adanya beberapa faktor yang menyebabkan terjadinya peningkatan

besar amper yaitu jumlah campuran larutan elektrolit (KOH), semakin besar jumlah KOH yang digunakan

semakin besar jumlah amper yang dihasilkan untuk proses kerja pada generator HHO. Larutan elektrolit akan

mempengaruhi besarnya energi yang dibutuhkan agar bias terjadi reaksi kimia dalam larutan. Larutan

elektrolit yang mengandung ion-ion (anion dan kation) berguna sebagai penghantar arus listrik, hal inilah

yang mempengaruhi besarnya arus listrik. Efek dari arus listrik yang semakin besar menyebabkan

pergerakkan ion-ion tersebut akan semakin cepat. Semakin cepat pergerakan ion-ion akan menimbulkan

gesekkan antara ion yang semakin besar sehingga temperature larutan semakin tinggi dan semakin lama suatu

larutan bereaksi menyebabkan kondisi larutan akan semakin jenuh hal inilah yang menyebabkan

berkurangnya nilai amper saat melakukan pengujian pada menit ke 100.

b. Laju prduksi terhadap waktu

Hasil dari elektrolisis air pada generator gas HHO tipe dry cell ini produk utamanya ialah gas hidrgen (H₂) dan ksigen (O₂) atau dapat dituliskan sebagai gas HHO. semua data yang tertulis dalam grafik adalah gas

HHO, artinya terdiri dari gas H₂ dan gas O₂, sehingga untuk mengetahui seberapa banyak gas HHO yang

dihasilkan oleh generator gas HHO tersebut dapat dilihat dari laju produksi gas yang di hasilkan.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Am

pe

r

Pengujian / menit

Amper Generator 3 Cell

5 Gram KOH

7 Gram KOH

9 Gram KOH

296


Gambar 5. Grafik Hasil Pengujian Produksi HHO

Waktu dan lama serta perlakuan pengambilan data hasil uji generator pada Gambar 5 diambil bersamaan

dengan hasil uji amper pada generator HHO. Dari hasil uji gambar 5 diatas terlihat tren yang berbanding

lurus dengan hasil pengujian arus yaitu pada gambar 4, dimana semakin besar arus atau energi listrik yang

diberikan pada pengujian generator maka akan semakin besar laju prduksi gas HHO yang dihasilkan, karna

jika arus listrik semakin besar pergerakkan ion-ion yang bekerja dalam generator HHO akan semakin cepat.

Semakin cepat pergerakan ion-ion akan menimbulkan gesekkan antara ion yang semakin besar sehingga

temperatur larutan semakin tinggi dan semakin lama suatu larutan bereaksi menyebabkan kondisi larutan

akan semakin jenuh hal inilah yang menyebabkan terjadinya penurunan peningkatan laju produksi di menit

ke 100 pada 9 gram KOH jika dibandingkan dengan 5 gram KOH yang menghasilkan peningkatan produksi

signifikan. Besarnya suhu temperature pada generator juga akan mempengaruhi penghasilan gas HHO.

Semakin lama waktu pengujian dilakukan maka temperature generator akan semakin besar, jika tempratur

semakin besar akan menyebabkan banyaknya energi yang keluar sehingga menyebabkan berkurangnya

kemampuan elektrolisasi pada generator yang berakibat terhadap ikut berkurangnya hasil produksi gas HHO.

c. Efisiensi Generator

Gambar 6. Grafik Hasil Efisiensi Generator HHO

Dari gambar 6 diatas terlihat bahwa trendline yang berbanding terbalik dengan grafik pada gambar 4, dan

gambar 5. Hal ini di sebabkan karena semakin besar arus yang masuk pada generator maka semakin besar

pula nilai losses panas yang keluar dari generator sehingga terjadi pengurangan nilai efisiensi pada kerja

generator. Nilai efisiensi tertinggi terdapat pada penambahan 5 gram KOH dengan nilai rata-rata 91,3 %.

Pada trendline 9 gram KOH adanya penurunan efisiensi yang sangat signifikan pada grafik di atas, ini di

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

Laju

Pro

du

ksi

Pengujian / menit

Laju Produksi / 500 ml

5 GramKOH7 GramKOH9 GramKOH

0.6

0.8

1

1.2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120

Efis

ien

si

Pengujian / menit

Efisiensi Generator

5 GramKOH

7 GramKOH

9 GramKOH

297


sebabkan temperatur yang sangat tinggi pada generator HHO ketika menggunakan cell empat, lima dan

enam.

5. Kesimpulan dan Saran Adapun kesimpulan dari penelitian ini adalah :

a. Dari penelitian membuktikan bahwa dengan semakin banyaknya penambahan larutan KOH pada saat

elektrolisis menyebabkan semakin besarnya daya yang akan dihasilkan untuk terjadinya proses elektrolisa

pada generator. Semakin besar daya yang bekerja pada saat terjadi elektrolisa pada generator HHO maka

akan semakin menambah laju produksi gas HHO yang dihasilkan namun terjadi penurunan efisiensi kerja

pada generator yang disebabkan oleh banyaknya panas yang terbuang.

b. Jika jumlah KOH dikurangkan maka akan mengurangi besarnya daya yang dihasilkan pada saat

terjadinya proses elektrolisa. Semakin berkurang daya maka akan semakin kecil laju produksi gas HHO

yang dihasilkan, namun akan menaikan nilai efisiensi generator karna tidak adanya panas berlebihan yang

keluar banyak pada saat terjadinya proses elektrolisa.

c. Selanjutnya penulis menyarankan, jika dari hasil pengujian di atas akan diaplikasikan pada kendaraan

sepeda motor agar menggunakan dengan penambahan KOH sebanyak 7 gram, karna dengan daya yang

tidak terlalu besar dapat menghasilkan laju produksi gas HHO yang tinggi serta nilai efisiensi yang besar

dan lebih stabil.

Daftar Pustaka [1] A. Ammar dan Al-Rousan “Reduction of fuel consumption in gasoline engines by introducing HHO gas into intake

manifold” fuel, Vol. 35, hal 12930-12935.

[2] Based on JANAF Thermochemical Tables, NSRDS-NBS-37, (1971) ; Selected Value Note 270-3, 1968 ; and API

Research Project 44, Carnegie Press, 1953. Heating values calculated.

[3] Cobb, H.M. (1999). Steel Product Manual: Stainless Steel. Warrendale P.A: Iron & Steel Society.

[4] Guntur, H.L., Rasiawan, Sampurno B, Sutantra I.N.(2011), “Pengembangan Sistem Suplai Brown Gas Model 6

Ruang Tersusun pada Mesin Mobil 1300cc dengan Sistem Karburator”, Jurnal Teknik Mesin, Vol.13,No.1,hal.13-

17.

[5] Gaikwad, K.S. (2004), “Development of a Solid Electrolyte for Hydrogen Production. Thesis. Master of

Science in Electrical EngineeringDepartment of Electrical Engineering College of Engineering University of South

Florida.

[6] Lowrie, Peter. W.E. (2005). Electrolytic Gas. http://waterpoweredcar.com /pdf.files/egas -calculations.pdf

[7] Musmar, Sa’ed A dan Al-Rousan, Ammar A, “Effect of HHO gas on combustion emissions in gasoline engines”

fuel, Vol 90, hal 3066-3070

[8] Nofriyandi. R, 2014, Aplikasi Gas HHO pada Sepeda Motor 150 cc,

–

[9] Sugeng Heri Purnomo dan Djoko Sungkono Kawano, 2014, Komparasi Penghasilan HHO pada Generator

Tipe Kering (Dry) dengan Susunan Kerucut Diameter Lubang 7 mm dan 10 mm Terpasang Vertikal,

–

[10] Saharudin dan Djoko Sungkono Kawano, 2014, Komparasi Penghasilan HHO pada Generator Sistem Basah

(Wet) dengan Susunan Kerucut dan Plat Datar Terpasang Horizontal,

–

[11] Pusdatin ESDM, (2010), Handbook of Energy & Economic Statistics of Indonesia), Jakarta.

[12] Pusdatin ESDM, (2011), Handbook of Energy & Economic Statistics of Indonesia), Jakarta.

[13] Widyantara, Dendy, (2011), Pengaruh Penambahan Generator HHO dengan Variasi Rangkaian Generator HHO

Seri dan Paralel Terhadap Unjuk Kerja Mesin Honda Supra X 125 PGM-FI, Tugas Akhir ITS, Surabaya

[14] Yilmaz, Ali Can., Erinc., Uludamar., Aydin Kadir, (2010), “Effect of hydroxy (HHO) gas addition on performance

and exhaust emissions in compression ignition engines” hydrogen energy, Vol. 35, hal 11366-11372.

Biodata Penulis Nama Penulis, memperleh gelar Sarjana Pendidikan (S.Pd), Program Studi Teknik Otomotif Fakultas Teknik

[Universitas Negeri Padang], lulus tahun 2011. Tahun 2014 memperoleh gelar Magister Teknik (M.T) dari Program

Rekayasa Konversi Energi, Jurusan Teknik Mesin [Institut Teknologi Sepuluh November]. Saat ini sebagai Staf pada

Jurusan/Prodi Teknik Mesin [Universitas Dharma Andalas].

298


STUDI EKSPERIMEN PENGARUH PENGGUNAAN …repo.polinpdg.ac.id/623/1/ASCNITech_2016_REKAYASA...STUDI EKSPERIMEN PENGARUH PENGGUNAAN KOH TERHADAP PERFORMA GENERATOR HHO TIPE DRY CELL BERDIMENSI

Documents