Tugas Jurnal

Oleh Ifa Nufah

208 KB 14 tayangan 0 unduhan
 
Bagikan artikel

Transkrip Tugas Jurnal

Pemanfaatan Garam (NaCl) Sebagai Media Sel Surya Kering dengan Variasi Kepekatan Elektrolit dan Luasan Elektroda (Utilization of Salt (NaCl) as a Medium of Dry Solar Cells with Electrolyte Concentration and Electrode Area Variations) NUR HOLIFAH Renewable Energy Engineering Study Program Engineering Department ABSTRACT This research was aimed to utilize and make dry solar cells using electrolyte salt (NaCl) concentration variation with 5M, 7.5M, 10M and variations in electrode area 15cm 2, 25cm2, 35cm2. Elektrodes used with thick copper plate that is 0,25 mm. This research used statistical description method to take the data. The datas which took among : light intensity by solarimeter, voltage output (V) and current output (I) of solar cell by multimeter, The result showed that the cleaning solar cells can produce a maximum voltage, solar cells with elektrodes extents 35cm 2 using concentrated elektrolyte 10M. The other conclusion is by the light intensity of 1098 W/m 2, it can interchangeable generate a voltage of 64 mV. Keywords : solar cells, light intensity, salt water (NaCl), and copper plate. PENDAHULUAN Meningkatnya jumlah kebutuhan energi yang semakin hari semakin tinggi, mengakibatkan ketersediaan energi fosil semakin hari semakin berkurang. Dengan keadaan semakin menipisnya sumber energi fosil tersebut, di dunia sekarang ini terjadi pergeseran dari penggunaan sumber energi tak terbaharui menuju sumber energi yang terbahurui. Salah satu energi terbaharui seperti angin, biomass dan hydropower, penggunaan energi melalui solar cell/sel surya merupakan alternatif yang paling potensial. Hal ini dikarenakan jumlah energi matahari yang sampai ke bumi sangat besar, sekitar 700 Megawatt setiap menitnya. Bila dikalkulasikan, jumlah ini 10.000 kali lebih besar dari total konsumsi energi dunia. Pada dasarnya prinsip kerja dari sel surya air garam merupakan reaksi dari transfer elektron. Dalam cahaya matahari terkandung energi dalam bentuk foton. Ketika foton ini mengenai permukaan sel surya, elektronelektronnya akan tereksitasi dan menimbulkan aliran listrik. Prinsip ini dikenal sebagai prinsip photoelectric. Jadi apabila sel surya ini terkena sinar matahari maka akan menghasilkan tegangan namun apabila sel surya ini tidak dikenai cahaya matahari maka tegangan akan menurun. Penelitian ini bertujuan untuk membuat sel surya tipe kering dengan menggunakan larutan elektrolit garam (NaCl) dan elektroda tembaga. Pada tahap pengambilan data ini, menggunakan analisa data dengan metode statistika deskriptif.Data yang diambil meliputi Intensitas cahaya menggunakan solarimeter, tegangan yang keluar dari setiap sel surya (V), arus yang dihasilkan setiap sel surya (I) menggunakan multimeter. Metode dalam penelitian ini adalah menguji tiga jenis sel surya dengan berbeda konsentrasi larutan NaCl (5M, 7,5M, 10M) dengan 3 luasan sel surya yang berbeda yaitu 15x15 cm2, 25x25 cm2, 35x35 cm2. Dengan luasan yang berbeda diisi larutan elektrolit dengan konsentrasi yang sama. Setelah ketiga sel surya yang berbeda luasan itu di isi dengan larutan elektrolit lalu di uji di luar ruangan, setelah itu mengukur tegangan yang keluar setiap interval waktu 5 menit selama 60 menit. Perlakuan itu di ulangi pada larutan elektrolit yang lainnya. Hasil penelitian menunjukan bahwa ada pengaruh konsentrasi elektrolit yang digunakan untuk media transfer electron. Sel surya air garam ini dirancang menggunakan tembaga sebagai elektrode dengan luas elektrode 15cm2, 25cm2, dan 35cm2. Masingmasing 2 lembar dengan 1 menjadi katoda (P), 1 menjadi anoda (N). Susunan elektrode tersebut yaitu pertama elektrode P dengan jarak 2 mm di tempel elektrode N. Hasil pengujian sel surya yang paling baik yaitu sel surya dengan luas elektrode 35cm2 dengan xii menggunakan konsentrasi elektrolit 10 M yaitu sebesar 64 mV. h. 3. Metode Penelitian Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini yaitu mencari output tegangan optimal sel surya dengan memanfaatkan panas matahari dengan konsentrasi elektrolit NaCl 5 M, 7,5 M, dan10 M serta luas sel surya yang berbeda dari 15 cm2, 25 cm2, dan 35 cm2. Pengukuran konsentrasi larutan elektrolit dilakukan dengan cara perhitungan manual berikut perhitungannya: M = m Mr i. j. k. l. Menempelkan tembaga yang bermuatan negatif/tembaga yang sudah dibakar di atas tembaga bermuatan positif Mengelem semua tepi dengan menggunakan lem kaca, tetapi diberi celah sedikit untuk memasukkan larutan garamnya Melarutkan garam dengan kadar tertentu yaitu 5 M, 7,5 M dan 10 M. Mengisi larutan garam kedalam celah dengan menggunakan suntikan/pipet Menutup kembali celah tersebut dengan menggunakan lem kaca silicon. x 3.2 Teknik Analisis Data Pada tahap pengambilan data ini, menggunakan analisa data dengan metode statistika deskriptif. Statistika diskriptif ialah fase statistika dimana hanya berusaha melukiskan dan menganalisis data kelompok yang diberikan tanpa membuat atau menarik kesimpulan tentang populasi atau kelompok yang lebih besar (Sudjana, 2005 dalam Wicahyo dan Arsana, 2013). Data yang telah terkumpul dimasukan ke dalam tabel dan ditampilkan dalam bentuk grafik. Data yang diambil meliputi Intensitas cahaya menggunakan solarimeter, tegangan yang keluar dari setiap sel surya (V), arus yang dihasilkan setiap sel surya (I) menggunakan multimeter. Metode dalam penelitian ini adalah menguji tiga jenis sel surya dengan berbeda konsentrasi larutan NaCl (5M, 7,5M, 10M) dengan 3 luasan sel surya yang berbeda yaitu 15x15 cm2, 25x25 cm2, 35x35 cm2. Dengan luasan yang berbeda diisi larutan elektrolit dengan konsentrasi yang sama. Setelah ketiga sel surya yang berbeda luasan itu di isi dengan larutan elektrolit lalu di uji di luar ruangan, setelah itu mengukur tegangan yang keluar setiap interval waktu 5 menit selama 60 menit. Perlakuan itu di ulangi pada larutan elektrolit yang lainnya. Adapun langkah-langkah dalam pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Merangkai alat dan memasang alat ukur seperti multimeter pada masing-masing sel surya yang berbeda luasan. 2. Pengambilan data intensitas cahaya dilakukan secara periodik yaitu dilakukan setiap selang waktu 5 menit. V ............................................................ . (3.1) Dimana: M : Molaritas (M) m : Massa (gram) Mr : Massa Relatif (gr/mol) V : Volume (liter) 3.1 Perancangan Alat Sel surya dirancang dengan cara menempelkan anoda pada kaca menggunakan lem silicon, setelah itu katoda di letakkan di atas anoda dengan diberi jarak, jarak antara anoda dan katoda diberi sekat berupa lem silicon. Anoda dan katoda menggunakan tembaga bervariasi berukuran 15x15cm2, 25x25cm2, 35x35cm2. 1. Persiapan Bahan Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan sel surya air garam ini yaitu garam (NaCl), air, tembaga 0,25 mm, kabel, kaca 50 mm dan lem kaca. 2. Proses Pembuatan Sel Surya Air Garam a. Menyiapkan alat dan bahan b. Memotong plat/tembaga dengan ukuran 15cm x 15cm, 25cm x 25cm, 35cm x 35cm masing-masing sebanyak 2 lembar c. Membakar salah satu plat dengan kompor listrik selama 15 menit agar tembaga menjadi bermuatan negatif d. Menunggu hingga tembaga benarbenar dingin e. Mencuci tembaga yang sudah dibakar dengan menggunakan air f.Menyambung kabel ke masing-masing tembaga dengan cara di solder g. Menempelkan tembaga yang bermuatan positif ke kaca menggunakan lem kaca xiii Pengambilan data voltage dan arus listrik dengan variasi waktu untuk mengetahui perbedaan nilainya. 4. Melakukan pencatatan beberapa parameter-parameter diatas. Parameter yang diperoleh akan menyimpulkan apakah luasan sel surya air garam dan konsentrasi elektrolit NaCl mempengaruhi nilai tegangan. 4. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pembuatan Sel Surya Air Garam Sel surya dibuat dengan menggunakan bahan-bahan yang secara ekonomis dan praktis mudah dijangkau. Tembaga (Cu) digunakan sebagai elektroda (anoda dan katoda) serta elektrolit berupa larutan garam (NaCl) digunakan sebagai media transfer electron. Tembaga yang digunakan sebagai elektroda memiliki tebal 0,25 mm. Sedangkan media penerima radiasi matahari adalah kaca dengan tebal 50 mm. Sel surya juga dihubungkan oleh kabel untuk mengetahui tegangan yang dihasilkan oleh sel surya. Tegangan (mV) 3. 80 60 40 20 0 58,5 37,5 28,8 23,2 7,2 6,6 64 32,4 9,2 5M 7,5 M 10 M Konsentrasi Elektrolit NaCl 15x15 cm2 25x25 cm2 35x35 cm2 Gambar 4.3 Grafik Tegangan Maksimal yang Dihasilkan Grafik nilai tegangan maksimal yang dihasilkan memiliki intensitas radiasi yang sama pada masing-masing konsentrasi. Pada konsentrasi 5 M besar radiasi yang diterima sel surya untuk menghasilkan tegangan maksimal adalah 1021 W/m2. Tegangan maksimal pada konsentrasi 5 M untuk masing-masing luasan 15x15 cm2 , 25x25 cm2 dan 35x35 cm2 adalah 6,6 mV, 23,2 mV dan 28,8 mV. Sedangkan tegangan maksimal pada konsentrasi 7,5 M adalah 7,2 mV, 37,5 mV dan 58,5 mV. Pada konsentrasi 10 M juga diperoleh tegangan maksimal 9,2 mV, 32,4 mV dan 64 mV. Tegangan tertinggi dari seluruh pengujian dicapai oleh pengujian dari sel surya dengan luasan 35x35 cm2 dengan konsentrasi elektrolit air garam (NaCl) sebanyak 10 M yaitu sebesar 64 mV. 4.3 Hubungan antara Konsentrasi Elektrolit dan Tegangan Hubungan antara konsentrasi elektrolit air garam pada sel surya dengan tegangan yang dihasilkan oleh sel surya air garam menunjukkan hubungan berbanding lurus. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa semakin besar konsentrasi dari elektrolit NaCl yang digunakan untuk media transfer electron akan menghasilkan tegangan yang semakin besar pula. Sebaliknya apabila konsentrasi dari elektrolit NaCl semakin kecil, maka tegangan yang dihasilkan juga akan semakin kecil. Konsentrasi elektrolit mempengaruhi hasil tegangan dari sel surya adalah karena dengan konsentrasi tinggi maka larutan eletrolit akan memiliki kuantitas electron lebih banyak sehingga menghasilkan tegangan yang besar. Larutan elektrolit dengan kepekatan yang tinggi juga mampu menghantarkan listrik dengan baik. 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan 1. Sel surya dibuat dari tembaga sebagai eletroda (anoda dan katoda) dan larutan Gambar 4.1 Sel Surya Air Garam dengan Variasi Luasan Keterangan : A : sel surya air garam dengan luasan 35x35 cm2 B : sel surya air garam dengan luasan 25x25 cm2 C ; sel surya air garam dengan luasan 15x15 cm2 4.2 Tegangan Maksimal yang Dihasilkan pada Tiap Konsentrasi Berdasarkan hasil pengujian sel surya pada berbagai konsentrasi dan berbagai luasan, dapat diketahui bahwa tegangan maksimal yang dihasilkan ditampilkan pada Gambar 4.3. xiv elektrolit air garam (NaCl) sebagai media transfer elektron yang mengisi sel surya tersebut. Jarak antar elektrode sebesar 2 mm. 2. Tegangan yang dihasilkan berbanding lurus dengan luasan dari sel surya. Sel surya dengan luasan besar menghasilkan tegangan yang besar. Pada hasil pengujian dengan intensitas sama, tegangan yang terbesar dihasilkan oleh luasan terbesar, demikian juga untuk tegangan terkecil dihasilkan oleh luasan terkecil. 3. Tegangan yang dihasilkan berbanding lurus dengan konsentrasi elektrolit air garam (NaCl). Semakin besar konsentrasi elektrolit (kepekatan) maka akan semakin besar pula tegangan yang dihasilkan oleh sel surya. 4. Tegangan maksimal yang dihasilkan oleh sel surya air garam adalah sebesar 64 mV dari sel surya dengan luasan 35x35 cm2 dengan konsentrasi elektrolit NaCl 10 M. Septina, W. Sandi, D, S. Aditia, M. 2007. Pembuatan Prototipe Solar Cell Murah Dengan Bahan OrganikInorganik (Dye-Sensitized Solar Cell). Bandung. Institut Teknologi Bandung. Setiawan, I. 2012. file://skiripsi %20%20Makalah%20Kimia%20 Larutan%2elektrolit%20dan %20nonelektrolit.htm. Diakses Pada Tanggal 22 November 2013. Tjatur, W. R., Nurhayati, dan Supa’at. 2009. Proses Elektrolisapada Prototipe “ Kompor Air” dengan Pengaturan Arus dan Suhu.Surabaya: Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Wicahyo, S., dan Arsana, I. M. 2013. Pengaruh Penggunaan Hydrogen Booster Electrolyzer Terhadap Performa Mesin dan Emisi Gas Buang Pada Sepeda Motor Empat Langkah.JTM Vol. 01: Universitas Negeri Surabaya. 5.2 Saran 1. Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk mengetahui tegangan dan arus yang dapat dihasilkan dengan variasi jarak antar elektroda pada sel surya. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan dengan menggunakan elektrolit kuat yang lainnya seperti NaOH, KOH, H2SO4 dan HCl. 3. Perlu diperhatikan apabila melakukan pengeleman, kendala yang sering dialami yaitu pada pengelemannya karena rawan kebocoran. Zamrani, RA dan Prajitmo,G. 2013. Pembuatan dan Karakterisasi Prototipe Dye Sensitized Solar Cell (DSCS) Menggunakan Kulit Buah Manggis Sebagai Dye Sensitizer Dengan Metode Doctor Blade. Surabaya. Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS). 6. DAFTAR PUSTAKA Afifudin, F. Hananto, S. 2012. Optimalisasi Tegangan Keluaran Dari Solar Cell Menggunakan Lensa Pemfokus Cahaya Matahari. Malang. Jurusan Fisika Fakultas Sains Dan Teknologi UIN Maliki Malang. Dermawan, N, I, M. 2010. file://solar%20cell %20indah%202010.htm. Diakses Pada Tanggal 18 November 2013. Foundation, A. 2012. http:// definisi-tembagacu.xhtml. Diakses Pada Tanggal 18 November 2013. Greg, P. Smestad. 2002. Optoelectronics of Solar Cells. SPIE PRESS. Malik, M, A. Kiyani, O. Srinivasan, A. 2010. Alternative Solar Cell And Their Implications. Electrical and Computer Engineering. xv

Judul: Tugas Jurnal

Oleh: Ifa Nufah


Ikuti kami