Ringkasan Makalah Efesiensi dalam elektrolisis

Muhammad Fauzan Adzhima

1102204423

EL-44-08

Dosen Pengajar: Ekki Kurniawan

Makalah yang diringkas: “Current Efficiency in Electrolysis of Mineral Water with Solar Energy Source for Producing Hydrogen Alkaline and Acidic Water”

Air merupakan hal yang penting bagi kehidupan. Manusia sendiri memiliki 50-70% air dari total massa tubuhnya tergantung usia, kelamin, dan kebugaran. Asupan air yang direkomendasikan adalah 3,7 L untuk pria dan 2,7 L untuk wanita.

Molekul Hidrogen yang dihasilkan elektroda dan larut dalam air keran disebut Hydrogen Reduced Water (HRW). Gas hidrogen dapat menangkap radikal bebas sehingga tubuh dapat menjadi lebih imun. Molekuler hidrogen memiliki kelebihan untuk mengobati penyakit karena sifatnya yang unik.

Alkaline Electrolyzed Water (AEW) diproduksi dengan elektrolisis air yang menghasilkan ion hidroksida yang memiliki efek preventif terhadap penyakit seperti diabetes, kanker, dll. konsumsi air alkali juga mencegah osteoporosis, mengurangi stres, dan meningkatkan imun.

Super-Oxidized Water (SOW) merupakan air asam hasil elektrolisis air mineral yang dihasilkan oleh reaksi redoks dalam elektrolisis. Air ini dapat menjadi antiseptik atau disinfektan. Unutk memaksimalkan potensinya, pH air ini harus dipertahankan pada 3,5 sampai 5. Air ini dapat digunakan untuk menghambat pertumbuhan virus, jamur, dan bakteri berbahaya.

Rumus Kimia Senyawa Air

2 H2O⇄ H3O+(l) + OH-(aq)

2 H2O ⇄O2(g) +2H2(g)

Ion hidroksida akan bergabung dengan ion mineral alkali dan membentuk air alkali. Untuk membentuk air asam, ion hidronium atau hidrogen akan bergabung dengan ion asam.

Hukum Faraday tentang Elektrolisis & Efisiensi Arus

Hukum Faraday menyatakan bahwa jumlah mol suatu unsur atau molekul yang dihasilkan dalam elektrolisis berbanding lurus dengan jumlah muatan (Q) atau arus listrik (I) yang mengalir dalam waktu tertentu (t). Secara matematis dapat dituliskan dalam persamaan (1) dan persamaan (2). Besarnya arus listrik I yang digunakan dinyatakan dalam ampere, dan waktu elektrolisis t dinyatakan dalam detik, Q = Itu (1) Pada reaksi elektrolisis pada katoda dan anoda, terjadi reaksi reduksi dan oksidasi dengan persamaan reaksi sebagai berikut: L + + ne¯ → L L → L + + ne¯

Efisiensi arus (CE) didefinisikan sebagai perbandingan antara massa yang dihasilkan dari pengukuran dan massa yang dihitung dari arus elektrolitik.

Tujuan penelitian adalah sebagai berikut:

• Menyelidiki pengaruh tegangan SCM langsung dan tidak langsung pada elektrolisis air dan perubahan yang mengakibatkan pH dan TDS pada sisi anoda dan katoda
• Menyelidiki arus dan efisiensi dalam pembentukan asam dan basa dari elektrolisis.
• Menghitung jumlah molekul air yang berubah menjadi molekul gas hidrogen dan oksigen yang dilepaskan pada sisi katoda dan anoda

EKSPERIMENTAL

Pengion Air Portabel (PWI)dan Implementasi

Portable water ionizer (PWI) adalah alat elektrolisis sederhana yang mudah dibawa dan mampu memisahkan ion air mineral untuk menghasilkan air alkali dan air asam. Dengan adanya medan listrik, kation akan tertarik ke sisi katoda sedangkan anion akan tertarik ke anoda. Medan listrik diperoleh dari sumber daya listrik keadaan 220 VAC yang disearahkan oleh alat semikonduktor daya dioda menjadi 100 VDC. Elektroda terbuat dari stainless steel dan grafit karbon. Membran yang memisahkan anoda dan katoda terbuat dari kapas 14,15.

Bahan Kimia

Bahan kimia yang digunakan adalah air mineral, aqua DM (demineralisasi), dan sejumput garam dapur. Air ini diperoleh dari air sumur, Perusahaan Air Minum (PAM), dan air minum dalam kemasan yang dijual di pasar. Jenis air yang diteliti juga diukur berdasarkan nilai TDS sebagai berikut:

Tipe 1: Air dari PAM Kota Bandung yang menunjukkan nilai TDS berkisar antara 100 hingga 250 ppm

Tipe 2: Air mineral dalam kemasan yang menunjukkan nilai TDS berkisar antara 150 hingga 250 ppm

Tipe 3: Aqua DM + garam meja

HASIL DAN DISKUSI

• Pengukuran elektrolisis yang dihasilkan dari jenis air mineral 1 2, 3a, 3b, dan 3c dapat dilihat pada Tabel 1. Pengukuran PH dan TDS dilakukan pada sisi katoda dan anoda yang menghasilkan air alkali dan air asam. Molekul air direduksi menjadi ion hidronium dan hidroksida. Waktu reaksi pembentukan basa dan asam adalah sekitar satu jam. pH larutan alkali dan air asam masing-masing dapat mencapai 11,2 dan 3,0, tergantung pada jenis air mineral yang digunakan.
• Percobaan ini dilakukan dengan tiga cara, yaitu secara langsung menggunakan MSS (D), menggunakan baterai (B), dan menggunakan konverter (K). Percobaan diurutkan berdasarkan jenis air berdasarkan nilai TDS. Air tipe 1 adalah air PAM di Kecamatan Sukaluyu, Kecamatan Cibenying Kaler, Kota Bandung, dengan nilai TDS sebesar 124 ppm. Air minum tipe 2 diperoleh dari air minum dalam kemasan merek A yang banyak beredar di pasar-pasar di Bandung. Air jenis 3a, 3b, dan 3c merupakan kombinasi air Aqua DM dengan TDS sama dengan nol dan sedikit garam dapur dengan konsentrasi masing-masing 1,82, 3,67, 7,23 gram/L sehingga TDS meningkat menjadi 163,329 dan 694ppm.

Kesimpulan

Air hidrogen, basa, dan asam dipercaya memiliki manfaat kesehatan. Mereka dapat disiapkan dengan cara sederhana, seperti elektrolisis air mineral dengan sumber tegangan dari modul sel surya (SCM). Tegangan elektrolisis dapat langsung atau tidak langsung diterapkan menggunakan baterai dan konverter.Menggunakan alat elektrolisis berupa portable water ionizer, PWI berkapasitas 1500 mL yang telah diimplementasikan pada penelitian ini. Tampaknya jumlah air yang bereaksi menjadi gas hidrogen sangat kecil, meskipun jumlah molekul gas hidrogen yang tinggi diperhatikan. Gas hidrogen terlarut dalam air yang berukuran sangat kecil ini diharapkan dapat menjadi antioksidan yang menyembuhkan berbagai penyakit bila dibiarkan masuk dan meresap ke dalam dinding sel tubuh.

Pertanyaan:

1. Apa yang dimaksud dengan air hidrogen, air alkali,dan air asam hasil elektrolisis?

   • Air Hidrogen merupakan air yang ditambahkan gas hidrogen kedalamnya. Air ini dapat mengobati penyakit.
   • Air Alkali merupakan air yang memiliki pH diatas 8 atau dapat dikatakan sebagai air basa. Air ini memiliki efek preventif terhadap berbagai macam penyakit.
   • Air Asam merupakan air hasil elektrolisis air mineral yang dihasilkan oleh reaksi redoks dalam elektrolisis dengan pH 3,5 sampai 5. Air ini berguna untuk menghambat pertumbuhan virus, jamur, dan bakteri berbahaya.

2. Apa manfaatnya dan bagaimana cara membuatnya ?

   Air tersebut memiliki manfaat dapat mencegah dan mengobati penyakit serta menghambat pertumbuhan virus, jamur, dan bakteri. Air ini dihasilkan oleh reaksi redoks dari air. Selama proses elektrolisis, ion negatif hidroksida tertarik ke anoda dan ion positif hidronium tertarik ke katoda, diikuti oleh redoks yang membentuk gas hidrogen dan oksigen. Ion hidroksida akan bergabung dengan ion mineral alkali dan membentuk air alkali. Untuk membentuk air asam, ion hidronium atau hidrogen akan bergabung dengan ion asam.

3. Berapa potensi tenaga surya di Indonesia?

   Indonesia memiliki potensi tenaga surya sebesar 207.898 GW walaupun menurut data Direktorat Jenderal Energi Terbarukan dan Konversi Energi pada tahun 2019 kapasitas PLTS yang terpasang di Indonesia baru 100 MW.

4. Berapa jumlah molekul hidrogen yang dapat dihasilkan dari proses elektrolisis yang dijelaskan dalam paper tsb?

   Jumlah rata-rata molekul hidrogen yang dihasilkan adalah 10.489 × 10^21