Beberapa Sel
Volta Komesial
Elemen
primer(sel volta primer) adalah elemen yang tidak dapat difungsikan lagi jika
sudah habis terpakai
Contoh elemen primer adalah Sel kering seng-karbon, elemen volta (baterai),baterai alkaline,baterai merkuri,Baterai perak oksida,Baterai Litium
Elemen sekunder (sel volta sekunder) adalah elemen yang dapat dipakai kembali walaupun energinya sudah habis, dengan cara diisi kembali energinya dengan cara di cas (charge).Jadi sewaktu sel dimuati, energi listrik diubah menjadi energi kimia, dan sewaktu sel bekerja, energi kimia diubah menjadi energi listtrik:
Contoh:Aki timbal,Baterai nikel-kadmium,Sel perak seng,Sel natrium belerang
sebenarnya ada satu lagi jenis sel yaitu sel bahan bakar:
Sel bahan bakar adalah sel yang menggunakan bahan bakar seperti campuran hidrogen dengan oksigen atau campuran gas alam dengan oksigen. Sel bahan bakar ini biasanya digunakan untuk sumber energi listrik pesawat ulang-alik, pesawat Challenger dan Columbia.
Contoh elemen primer adalah Sel kering seng-karbon, elemen volta (baterai),baterai alkaline,baterai merkuri,Baterai perak oksida,Baterai Litium
Elemen sekunder (sel volta sekunder) adalah elemen yang dapat dipakai kembali walaupun energinya sudah habis, dengan cara diisi kembali energinya dengan cara di cas (charge).Jadi sewaktu sel dimuati, energi listrik diubah menjadi energi kimia, dan sewaktu sel bekerja, energi kimia diubah menjadi energi listtrik:
Contoh:Aki timbal,Baterai nikel-kadmium,Sel perak seng,Sel natrium belerang
sebenarnya ada satu lagi jenis sel yaitu sel bahan bakar:
Sel bahan bakar adalah sel yang menggunakan bahan bakar seperti campuran hidrogen dengan oksigen atau campuran gas alam dengan oksigen. Sel bahan bakar ini biasanya digunakan untuk sumber energi listrik pesawat ulang-alik, pesawat Challenger dan Columbia.
Dalam
kehidupan sehari-hari, arus listrik yang dihasilkan dari suatu reaksi kimia
dalam sel volta banyak kegunaannya, seperti untuk radio, kalkulator, televisi,
kendaraan bermotor, dan lain-lain.Sel volta dalam kehidupan sehari-hari ada
dalam bentuk berikut.
Baterai kering ditemukan oleh Leclanche. Baterai
yang sering kita gunakan disebut juga sel kering atau sel Lecanche.
Dikatakan sel kering karena jumlah air yang dipakai sedikit (dibatasi). Sel
ini terdiri atas:
Anode : Logam seng (Zn) yang dipakai sebagai wadah. Katode : Batang karbon (tidak aktif),grafit. Elektrolit : Campuran berupa pasta yang terdiri dari MnO2, NH4 Cl, dan sedikit air. |
1) Baterai Kering
Reaksi:
Anode : Zn (s) --> Zn2+ (aq) + 2e Katode : 2 MnO2 (s) + 2 NH4+ (aq) + 2e --> Mn2O3 (s) + 2 NH3 (aq) + H2O (l) +
Anode : Zn (s) --> Zn2+ (aq) + 2e Katode : 2 MnO2 (s) + 2 NH4+ (aq) + 2e --> Mn2O3 (s) + 2 NH3 (aq) + H2O (l) +
Zn(s) + 2 NH4+ (aq) + 2 MnO2
(s) --> Zn 2+ (aq) + Mn2O3
(s) + 2 NH3 (aq) + H2O (l)
Pada
baterai alkaline dapat dihasilkan energi dua kali lebih besar dibanding
baterai biasa. Sel ini terdiri atas:
Anode : Logam seng (Zn) yang sama seperti baterai biasa digunakan sebagai wadah. Katode : Oksida mangan (MnO2 ). Elektrolit : Kalium hidroksida (KOH). |
Reaksi:
Anode : Zn(s) + 2 OH–(aq) ---> Zn(OH)2(aq) + 2 e
Katode : 2 MnO2 + 2 H2O+ 2 e --->2 MnO(OH)(s) + 2 OH–(aq)
Anode : Zn(s) + 2 OH–(aq) ---> Zn(OH)2(aq) + 2 e
Katode : 2 MnO2 + 2 H2O+ 2 e --->2 MnO(OH)(s) + 2 OH–(aq)
3). Sel
Aki
Sel aki atau accu merupakan contoh sel volta yang bersifat reversibel, di mana hasil reaksi dapat diubah kembali menjadi zat semula. Pada sel aki jika sudah lemah dapat diisi ulang, sedangkan
pada sel baterai tidak bisa.
Sel ini terdiri atas:
Anode : Lempeng logam timbal (Pb).
Katode : Lempeng logam oksida timbal (PbO2).
Ektrolit : Larutan asam sulfat (H2SO4) encer.
Sel aki atau accu merupakan contoh sel volta yang bersifat reversibel, di mana hasil reaksi dapat diubah kembali menjadi zat semula. Pada sel aki jika sudah lemah dapat diisi ulang, sedangkan
pada sel baterai tidak bisa.
Sel ini terdiri atas:
Anode : Lempeng logam timbal (Pb).
Katode : Lempeng logam oksida timbal (PbO2).
Ektrolit : Larutan asam sulfat (H2SO4) encer.
Reaksi pengosongan aki:
Anode : Pb(s) ++ H2SO4 (aq) ---> PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e
Katode : PbO2(s) + SO4-2 (aq)+ 3 H+(aq) + 2 e– --->PbSO4(aq) + 2 H2O
______________________________________________________________+
Pb(s) + Pb (s) + 2SO4-2 (aq) + 2 H+(aq)---> 2 PbSO4(s) + 2 H2O (l)
Anode : Pb(s) ++ H2SO4 (aq) ---> PbSO4(s) + H+(aq) + 2 e
Katode : PbO2(s) + SO4-2 (aq)+ 3 H+(aq) + 2 e– --->PbSO4(aq) + 2 H2O
______________________________________________________________+
Pb(s) + Pb (s) + 2SO4-2 (aq) + 2 H+(aq)---> 2 PbSO4(s) + 2 H2O (l)
Reaksi pengisian aki :
Katode : PbSO4 + H+ + 2e ---> Pb + HSO4- Anode : PbSO2 + 2H2O --->PbO2 +H 2SO4- +3H+ +2e +
Katode : PbSO4 + H+ + 2e ---> Pb + HSO4- Anode : PbSO2 + 2H2O --->PbO2 +H 2SO4- +3H+ +2e +
2PbSO4 + 2H2O ---> Pb + 2SO42- + PbO2 + 4H+
Ketika sel ini menghasilkan arus
listrik, anode Pb dan katode PbO2
berubah membentuk PbSO4. Ion H+ dari H2SO4 berubah membentuk H2O sehingga konsentrasi H2SO4 akan berkurang. Kemudian sel aki dapat diisi/disetrum kembali, sehingga konsentrasi asam sulfat kembali seperti semula. Proses ini nanti merupakan contoh dalam sel elektrolisis.
berubah membentuk PbSO4. Ion H+ dari H2SO4 berubah membentuk H2O sehingga konsentrasi H2SO4 akan berkurang. Kemudian sel aki dapat diisi/disetrum kembali, sehingga konsentrasi asam sulfat kembali seperti semula. Proses ini nanti merupakan contoh dalam sel elektrolisis.
4).
Sel Perak Oksida
Sel
ini banyak digunakan untuk alroji, kalkulator dan alat elektronik.
Reaksi yang terjadi :
Reaksi yang terjadi :
Anoda : Zn(s) + 2OH-(l) ---> Zn(OH)2(s) + 2e
Katoda : Ag2O(s) + H2O(l) + 2e ---> 2Ag(s) + 2OH-(aq)
Reaksi Sel : Zn(s) + Ag2O(s) + H2O(l) --->Zn(OH)2(s) + 2Ag(s)
Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,34 V
5). Sel Nikel Cadmium (Nikad)
Sel Nicad merupakan sel kering yang dapat diisi kembali (rechargable). Anodenya terbuat dari Cd dan katodenya berupa Ni2O3 (pasta). Baterai Nickel Cadmium (NiCad) yang diproduksi pertama kali tahun 1946, merupakan baterai yang dibuat dari campuran Nikel dan Cadmium.
Keunggulannya adalah ringan, lebih
awet, charging efisien, dan hambatan internal yang kecil sehingga tegangannya
stabil. Tegangan baterai NiCad adalah 1,2 Volt, dengan kecepatan penurunan
energi 10% per bulan. Dalam penggunaan sehari-hari, baterai NiCad ini bisa
diadu dengan baterai alkalin. Kekurangan baterai NiCad adalah biaya
pembuatannya mahal, kapasitas berkurang jika tidak baterai dikosongkan (memory
effect), dan tidak ramah lingkungan (beracun). Reaksinya dapat balik :
NiO(OH).xH2O + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2.yH2O + Cd(OH)2
6). Sel Bahan Bakar
Sel Bahan bakar merupakan sel Galvani dengan pereaksi – pereaksinya (oksigen dan hidrogen) dialirkan secara kontinyu ke dalam elektrode berpori. Sel ini terdiri atas anode dari nikel, katode dari nikel oksida dan elektrolit KOH.
Reaksi yang terjadi :
Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq) → 4H2O(l) + 4e
Katode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e → 4OH-(aq)
Reaksi sel : 2H2(g) + O2 → 2H2O(l)
NiO(OH).xH2O + Cd + 2H2O → 2Ni(OH)2.yH2O + Cd(OH)2
6). Sel Bahan Bakar
Sel Bahan bakar merupakan sel Galvani dengan pereaksi – pereaksinya (oksigen dan hidrogen) dialirkan secara kontinyu ke dalam elektrode berpori. Sel ini terdiri atas anode dari nikel, katode dari nikel oksida dan elektrolit KOH.
Reaksi yang terjadi :
Anode : 2H2(g) + 4OH-(aq) → 4H2O(l) + 4e
Katode : O2(g) + 2H2O(l) + 4e → 4OH-(aq)
Reaksi sel : 2H2(g) + O2 → 2H2O(l)
7).Baterai litium
Baterai litum telah mengalami berbagai penyempuranaan. Baterai litum yang kini banyak digunakan adalah baterai litium-ion. Baterai litum ion tidak menggunakn logam litium, tetapi ion litium. Ketika ion litum digunakan, ion litum berpindah dari satu elektrode ke elektrode lainnya melalui suatu elektrolit. Ketika di Charge, aliran ion litium dibalik.
Ditemukan pertama kali tahuan 1960 di
Bell Labs. Kekurangannya adalah umur pakainya tergantung dari lama pembuatan
dan seringnya frekuensi di-charge. Tegangan baterai Li-Ion ini adalah 3,6/3.7
V.
8).Baterai NiMH
Baterai
Nickel-Metal Hydride (NiMH) yang dikembangkan akhir tahun 1980 adalah
pengembangan baterai NiCad dengan kapasitas lebih besar dan tidak menggunakan
senyawa kimia sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan. Dengan ukuran yang
sama, baterai NiMH berkapasitas 2-3 kali lebih besar dibandingkan NiCad, dan
memory effect sudah berkurang. Tegangan baterai NiMH adalah 1,2 V dengan
kecepatan penurunan energi 30% per bulan. Contoh ponsel : Nokia 2110, Nokia
3110, Siemens C11, Motorola D520.
9).Lithium-Polymer (Li-Po)
Mulai
digunakan untuk perangkat elektronik sejak tahun 1996, biaya pembuatan Li-Po
lebih murah dibandingkan Li-Ion, dan lebih tahan terhadap kerusakan fisik.
Tegangan baterai Li-Po adalah 3,7 V, dengan kecepatan penurunan energi 5% per
bulan. Kapasitas penyimpanan energi Li-Po 20% lebih tinggi dibanding Li-Ion,
300% lebih tinggi dibandingkan daya simpan NiCad dan NiMH. Merupakan
pengembangan dari Li-Ion.
Saat
ini jumlahnya belum sebanyak baterai Li-Ion sehingga harga per unitnya juga
lebih mahal. Contoh ponsel: Samsung SGH-Z170
10).Baterai Original & Non Original
10).Baterai Original & Non Original
Istilah
baterai Ori dan non-ori ini umum diperkenalkan kalangan pedagang. Baterai
original (ori) adalah baterai yang resmi dikeluarkan vendor ponsel untuk ponsel
tipe tertentu. Baterai ini memiliki kode atau nomor seri yang menunjukkan
informasi asal pabrik dan tahun pembuatannya. Sedangkan baterai non original
(non-ori) merupakan baterai yang dibuat oleh pihak lain yang tidak ada
hubungannya dengan produsen ponsel. Produsen baterai non-ori hanya membuat
baterai dengan jenis, ukuran dan kapasitas yang cocok dengan ponsel tertentu.
Karena itu, umumnya baterai non-ori lebih banyak ditemukan pada merek ponsel
yang laris seperti Nokia.
11).Fuel Cell
Fuel cell memiliki bahan dasar yang beragam,
ada yang menggunakan kombinasi antara hidrogen dan oksigen. Ada juga yang
menggunakan bahan dasar methanol. Di antara kedua jenis fuel cell tersebut
methanol memiliki kinerja lebih baik, namun methanol dapat menghasilkan residu
yang sangat berbahaya. Residu tersebut menghasilkan gas karbon yang dapat
menimbulkan efek rumah kaca. Sedangkan hidrogen yang tidak memiliki kinerja
sebaik methanol, hanya mengeluarkan air (H2O) sebagai residunya. Oleh sebab
itu, fuel cell hidrogen lah yang saat ini paling banyak dikembangkan oleh para
ilmuwan karena dianggap lebih ramah lingkungan.
Keberadaan fuel cell hidrogen sendiri bukan tanpa kelemahan. Selain sulit diperoleh, hidrogen yang sifatnya sangat reaktif akan sangat mudah meledak, sehingga untuk menggunakannya pada perangkat bergerak masih dianggap riskan. Para ilmuwan kemudian mengembangkan Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), pada fuel cell jenis ini methanol digunakan sebagai bahan bakar yang direaksikan dengan air yang akan menghasilkan hidrogen. Cara ini dianggap lebih aman karena tidak perlu membawa-bawa hidrogen ke mana-mana. Metode ini juga belum bisa dianggap sempurna karena, seperti yang sudah disebutkan di atas, reaksi hidrogen akan menghasilkan karbon.
Keberadaan fuel cell hidrogen sendiri bukan tanpa kelemahan. Selain sulit diperoleh, hidrogen yang sifatnya sangat reaktif akan sangat mudah meledak, sehingga untuk menggunakannya pada perangkat bergerak masih dianggap riskan. Para ilmuwan kemudian mengembangkan Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), pada fuel cell jenis ini methanol digunakan sebagai bahan bakar yang direaksikan dengan air yang akan menghasilkan hidrogen. Cara ini dianggap lebih aman karena tidak perlu membawa-bawa hidrogen ke mana-mana. Metode ini juga belum bisa dianggap sempurna karena, seperti yang sudah disebutkan di atas, reaksi hidrogen akan menghasilkan karbon.
Dampak Penggunaan Sel Volta
Dampak Positif Penggunaan Sel Volta
ü Keunggulan Baterai Nickel
Cadmium (NiCad) adalah ringan, lebih awet, charging efisien, dan hambatan
internal yang kecil sehingga tegangannya stabil.
ü Ada tiga
hal bisa dikorbankan untuk membuat baterai yang jauh lebih murah, yaitu
mengurangi margin keuntungan, mengurangi kapasitas (daya tahan) dan
menghilangkan pemutus arus (battery charge controller), sebuah komponen kecil
yang ditanam dalam baterai untuk menghentikan proses pengisian jika baterai
dianggap telah penuh.
ü Pengembangan
baterai NiCad dengan kapasitas lebih besar dan tidak menggunakan senyawa kimia
sehingga tidak berbahaya bagi lingkungan.
ü Biaya
pembuatan Li-Po lebih murah dibandingkan Li-Ion, dan lebih tahan terhadap
kerusakan fisik. Tegangan baterai Li-Po adalah 3,7 V, dengan kecepatan penurunan
energi 5% per bulan.
ü Kapasitas penyimpanan energi Li-Po 20% lebih
tinggi dibanding Li-Ion, 300% lebih tinggi dibandingkan daya simpan NiCad dan
NiMH.
ü Jika disimpan dalam
kondisi penuh, kecepatan energinya menurun.
ü Jenis fuel cell methanol
memiliki kinerja lebih baik.
Dampak Negatif Penggunaan Sel Volta
ü Menghasilkan
gas karbon yang dapat menimbulkan efek rumah kaca.
ü Semua barang memiliki umur ekonomis, artinya setelah jangka waktu
tertentu digunakan, barang tersebut secara perlahan-lahan akan berkurang
kemampuannya dan rusak.
ü Kekurangan baterai NiCad
adalah biaya pembuatannya mahal, kapasitas berkurang jika tidak baterai
dikosongkan (memory effect), dan tidak ramah lingkungan (beracun).
ü Kekurangan
adalah umur pakainya tergantung dari lama pembuatan dan seringnya frekuensi
di-charge.
ü Keberadaan
fuel cell hidrogen sendiri bukan tanpa kelemahan. Selain sulit diperoleh,
hidrogen yang sifatnya sangat reaktif akan sangat mudah meledak, sehingga untuk
menggunakannya pada perangkat bergerak masih dianggap riskan.
ü Saat ini
jumlahnya belum sebanyak baterai Li-Ion sehingga harga per unitnya juga lebih
mahal.
ü Baterai NiCad merupakan
baterai yang dibuat dari campuran Nikel dan Cadmium.
Sumber
Energi Arus : Alternatif Pengganti BBM, Ramah Lingkungan, dan Terbarukan
Sebagai negara kepulauan yang besar, laut Indonesia menyediakan
sumber energi alternatif yang melimpah. Sumber energi itu meliputi sumber
energi yang terbarukan dan tak terbarukan. Selain minyak bumi di lepas pantai
dan laut dalam, sumber energi yang tak terbarukan yang berasal dari laut dalam
di wilayah Indonesia adalah methane hydrate. Methane hydrate adalah senyawa
padat campuran antara gas methan dan air yang terbentuk di laut dalam akibat
adanya tekanan hidrostatik yang besar dan suhu yang relatif rendah dan konstan
di kedalaman lebih dari 1.000 meter.
Sumber energi yang terbarukan dari laut adalah energi gelombang,
energi yang timbul akibat perbedaan suhu antara permukaan air dan dasar laut
(ocean thermal energy conversion/OTEC), energi yang disebabkan oleh perbedaan
tinggi permukaan air akibat pasang surut dan energi arus laut. Dari keempat
energi ini hanya energi gelombang yang tidak dapat diprediksi kapasitasnya
dengan tepat karena keberadaan energi gelombang sangat bergantung pada cuaca.
Sedangkan OTEC, energi perbedaan tinggi pasang surut serta energi arus laut
dapat diprediksi kapasitasnya dengan tepat di atas kertas.
Keuntungan
penggunaan energi arus laut adalah selain ramah lingkungan, energi ini juga
mempunyai intensitas energi kinetik yang besar dibandingkan dengan energi
terbarukan yang lain. Hal ini disebabkan densitas air laut 830 kali lipat
densitas udara sehingga dengan kapasitas yang sama, turbin arus laut akan jauh
lebih kecil dibandingkan dengan turbin angin. Keuntungan lainnya adalah tidak
perlu perancangan struktur yang kekuatannya berlebihan seperti turbin angin
yang dirancang dengan memperhitungkan adanya angin topan karena kondisi fisik
pada kedalaman tertentu cenderung tenang dan dapat diperkirakan.
Kekurangan
dari energi arus laut adalah output-nya mengikuti grafik sinusoidal sesuai
dengan respons pasang surut akibat gerakan interaksi Bumi-Bulan-Matahari. Pada
saat pasang purnama, kecepatan arus akan deras sekali, saat pasang perbani,
kecepatan arus akan berkurang kira-kira setengah dari pasang purnama.
Kekurangan lainnya adalah biaya instalasi dan pemeliharaannya yang cukup besar.
Kendati begitu bila turbin arus laut dirancang dengan kondisi pasang perbani,
yakni saat di mana kecepatan arus paling kecil, dan dirancang untuk bekerja
secara terus-menerus tanpa reparasi selama lima tahun, maka kekurangan ini
dapat diminimalkan dan keuntungan ekonomisnya sangat besar. Hal yang terakhir
ini merupakan tantangan teknis tersendiri untuk para insinyur dalam desain
sistem turbin, sistem roda gigi, dan sistem generator yang dapat bekerja secara
terus-menerus selama lebih kurang lima tahun.
Dewasa ini penelitian tentang teknologi
konversi arus laut menjadi energi listrik sedang berlangsung sangat gencar.
Inggris sudah memasang prototipe skala penuh dengan kapasitas 300 MW di
Foreland Point, North Devon, pada Mei 2003. Norwegia juga telah melakukan
instalasi di Kvalsundet Hammerfest dengan kapasitas 700 MW. Jepang, dengan
menggunakan program MEC-Model, melakukan studi kelayakan pemasangan turbin di
Selat Kanmon antara Pulau Honshu dan Kyushu.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar