tugas akhir analisa alat elektroliser...
TRANSCRIPT
TUGAS AKHIR
ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI
PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA
KHARISMA
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar
Sarjana (S-1) Teknik Mesin
Disusun Oleh:
IRWAN HARDYANTO
08510034
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2014
LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI
ANALISA ALAT ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI
PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA MOTOR HONDA
KHARISMA
Diajukan Kepada :
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin
Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin
Oleh:
Irwan Hardyanto
08510034
Diterima dan Disetujui
pada tanggal 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing I
Murjito ST, M.T
Dosen Pembimbing II
Dra. RR Heni Hendaryanti, M.T.
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammdiyah Malang
Ir Daryono, MT.
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANGFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama :Irwan Hardyanto No. Induk : 08510034
No. ST. Pemb. TA : E.2./419/FT/UMM/X/2012 ST. Keluar :
Judul :Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat
BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma
No Kegiatan Tgl.
Konsultasi UraianAsistensi
Dosen
Pembimbing I
1 Judul TA Konsultasi
BAB I 30/09/’13 Revisi Judul
2 ACC BAB I 30/09/’13 Lanjut BAB II
3 Konsultasi BAB II 02/10/’13 Tambah Referensi Dry Cell dan
Desain Alat
4 ACC BAB II 19/11/’13 Lanjut BAB III
5 Konsultasi BAB III 07/04/’14 Perbaiki Bahan dan Alat ,
Kinerja alat
6 ACC BAB III 14/04/’14 Lanjut BAB IV
7 Konsultasi BAB IV 23/04/’14 Pengolah Data Pengujian
8 ACC BAB IV 28/04/’14 Lanjut BAB V
9 Konsultasi& ACC
BAB V 28/04/’14 Ok
10 Konsultasi Poster
dan Cover 29/05/’14 Ok
Malang, 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing I
Murjito, ST, MT
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH
MALANGFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESIN Jl. Raya Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318 – 21 Psw. 127 Fax. (0341) 460782 Malang 65144
BERITA ACARA PEMBIMBINGAN TUGAS AKHIR
Nama :Irwan Hardyanto No. Induk : 08510034
No. ST. Pemb. TA : E.2./419/FT/UMM/X/2012 ST. Keluar :
Judul :Analisa Alat Elektroliser Hidrogen Sebagai Penghemat
BBM Untuk Sepeda Motor Honda Kharisma
No Kegiatan Tgl.
Konsultasi UraianAsistensi
Dosen
Pembimbing II
1 Judul TA Konsultasi
BAB I 30/09/’13 Revisi Judul
2 ACC BAB I 30/09/’13 Lanjut BAB II
3 Konsultasi BAB II 02/10/’13 Tambah Referensi Dry Cell dan
Desain Alat
4 ACC BAB II 19/11/’13 Lanjut BAB III
5 Konsultasi BAB III 07/04/’14 Perbaiki Bahan dan Alat ,
Kinerja alat
6 ACC BAB III 14/04/’14 Lanjut BAB IV
7 Konsultasi BAB IV 23/04/’14 Pengolah Data Pengujian
8 ACC BAB IV 28/04/’14 Lanjut BAB V
Malang, 2 Mei 2014
Dosen Pembimbing II
Dra. RR Heni Hendaryanti, MT
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan di bawah :
Nama : Irwan Hardyanto
Nim : 08510034
Tempat / Tanggal Lahir : Madiun, 31 Mei 1989
Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin
Menyatakan bahwa kerja ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “ANALISA ALAT
ELEKTROLISER HIDROGEN SEBAGAI PENGHEMAT BBM UNTUK SEPEDA
MOTOR HONDA KHARISMA” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagian
maupun keseluruhan kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar benarnya.Jika terbukti
melanggar,penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di Fakultas Teknik
Muhammadiyah Malang.
9 Konsultasi& ACC
BAB V 28/04/’14 Ok
10 Konsultasi Poster
dan Cover 29/05/’14 Ok
Malang, 2 Mei 2014
Hormat,
Irwan Hardyanto
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada Allah SWT. Yang senantiasa
mengurus, mengasihi serta menyayangi makhluk-Nya, sehingga skripsi ini dapat
diselesaikan pada bulan yang penuh rahmat, ramadhan 1433H.
Seiring penyusunan Skripsi ini, terdapat hambatan serta rintangan yang
dihadapi, namun berkat bantuan dari beberapa pihak segala kesulitan itu terasa ringan
dan dapat teratasi. Ungkapan terima kasih atas jasa baik yang selama ini telah
diterima, baik nasihat, petunjuk, ide, saran, serta bimbingan tersebut disampaikan
kepada :
1. Ayahanda Suharno dan Ibunda Sunarmiatin, yang selalu memberikan bantuan
materiil maupun non materiil, mendo`akan, mengingatkan akan pesan-
pesannya yang tak akan terlupakan. Dan tak lupa untuk adikku tersayang
Husain yang selalu menyemangati
2. Bapak Sudarman, Ir. MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang.
3. Bapak Daryono, Ir. MT. Selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Malang.
4. Bapak Murjito, ST, MT. selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan serta arahan secara intensif selama penyusunan skripsi ini
dilakukan.
5. Ibu Dra.RR Heni Hendaryanti MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan masukan ide serta saran sehingga terselesaikannya skripsi ini.
6. Bapak/Ibu Dosen yang telah bersedia memberikan bantuan berupa bimbingan
teoritis secara langsung maupun tidak langsung.
7. Kawan-kawan sebimbingan, rekan-rekan laboran laboratorium di lingkungan
teknik mesin, LSO Otomotif, teman-teman seangkatan TM 2008 A dan B,
serta sahabat-sahabat margo utomo 5 yang selalu mendukung.
8. Serta semua pihak yang belum tersebutkan, terima kasih banyak ya.
Dalam Skripsi ini tentunya terdapat kekurangan yang tidak terbahas. Oleh sebab
itu segala kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan untuk
pengembangan teknologi terkait. Semoga Allah SWT memberikan sifat rahim-Nya
kepada kita semua semoga skripsi ini bermanfaat bagi penyusun dan pembaca.
Malang, 2 Mei 2014
Irwan Hardyanto
DAFTAR ISI
COVER ........................................................................................................... i
POSTER ......................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iii
BERITA ACARA ......................................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN .......................................................................... vi
ABSTRAK ................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR .................................................................................. ix
DAFTAR ISI ................................................................................................ xii
DAFTAR GAMBAR .................................................................................. xvi
DAFTAR TABEL ...................................................................................... xvii
I. PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang ............................................................................. 1
1.2.Rumusan Masalah ........................................................................ 5
1.3.Tujuan Penelitian ......................................................................... 5
1.4.Batasan Masalah........................................................................... 5
1.5.Metode Penulisan ......................................................................... 6
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1.Hidrogen ....................................................................................... 7
2.1.1. Pengertian Hidrogen......................................................... 7
2.1.2. Karakteristik Hidrogen ..................................................... 8
2.1.3. Sifat Kimia dan Fisika Hidrogen...................................... 8
2.1.4. Perbandingan Flammibility Hidrogen Dengan
Bahan Bakar Lain ................................................................ 10
2.1.5. Manfaat Hidrogen Terhadap Mesin Sepeda Motor ........ 12
2.2.Elektrolisis ................................................................................. 14
2.2.1. Pengertian Elektrolisis ................................................... 14
2.2.2. Elektrolisis Air ............................................................... 15
2.2.3. Cara Kerja Elektrolisis ................................................... 17
2.3.Elektroliser ................................................................................. 18
2.3.1. Komponen Elektroliser .................................................. 18
2.3.2. Sejarah Penemuan Elektroliser ...................................... 20
2.3.3. Katalisator ...................................................................... 22
2.4.Stainless Steel ............................................................................ 22
2.4.1. Pengertian Dan Sejarah Stainless Steel .......................... 22
2.4.2. Kandungan Unsur-Unsur Dalam Stainlees Steel ........... 23
2.4.3. Klasifikasi Dan Komposisi Kimia Stainless Steel ......... 24
2.4.4. Kegunaan Stainless Steel ............................................... 28
2.4.5. Siat Kimia Dan Fisika Stainless Steel ............................ 30
2.4.5.1.Sifat Kimia Stainless Steel ....................................... 30
2.4.5.2.Sifat Fisika Stainless Steel ....................................... 31
2.5.Fuel Cell ..................................................................................... 32
2.5.1. Pengertian Fuel Cell ....................................................... 32
2.5.2. Cara Kerja Fuel Cell....................................................... 34
2.5.3. Tipe Fuel Cell ................................................................. 35
2.5.3.1.Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell................ 36
2.5.3.2.Direct Methanol Fuel Cell ........................................ 39
2.5.3.3.Alkaline Fuel Cell .................................................... 41
2.5.3.4.Phosporic Acid Fuel Cell ......................................... 42
2.5.3.5.Molten Carbonate Fuel Cell ..................................... 44
2.5.3.6.Solid Oxide Fuel Cell ............................................... 46
III. METODOLOGI
3.1.Alat dan Bahan ........................................................................... 48
3.1.1 Alat ...................................................................................... 48
3.1.2 Bahan ................................................................................... 49
3.2.Flow Chart .................................................................................. 50
3.3.Skema dan Metode Penelitian .................................................... 51
3.3.1 Pengujian Efisiensi .............................................................. 52
3.4.Jenis Penelitian ........................................................................... 54
3.5.Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 58
3.6.Sampel Penelitian ....................................................................... 58
3.7.Tempat dan Waktu Penelitian .................................................... 58
IV. PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1.Data Hasil Riset.......................................................................... 56
4.2.Data Hasil Percobaan ................................................................. 57
4.2.1. Daya Listrik Berdasarkan Putaran Mesin Sepeda Motor ... 57
4.2.2. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 1500 rpm ................................................... 58
4.2.3. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 2000 rpm ................................................... 59
4.2.4. Data hasil percobaaan kondisi motor berhenti dengan
konsumsi bahan akar 50ml premium
pada putaran 2500 rpm ................................................... 60
4.2.5. Table Selisih Motor ........................................................ 61
4.2.6. Grafik ............................................................................ 62
4.2.7. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 30 km/jam ............................................................ 63
4.2.8. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 40 km/jam ............................................................ 64
4.2.9. Data hasil percobaan kondisi motor berjalan dengan
konsumsi bahan bakar 50 ml premium pada putaran
mesin 50 km/jam ............................................................ 65
4.2.10. Grafik Selisih Rata-rata Jarak Yang Ditempuh
Pada Kondisi Berjalan .................................................... 66
4.3.Pembahasan ................................................................................ 67
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1.Kesimpulan ................................................................................ 68
5.2.Saran ........................................................................................... 69
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
CURICULUM VITAE
CHECK LIST
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Perbandingan rentang kemudahan terbakar beberapa jenis bahan bakar
(micr-ovett, 09/10/2006) ................................................................................................. 11
Gambar 2.2 Perbandingan tingkat resiko kebocoran tangki bahan bakar pada mobil
hydrogen dan mobil bensin (Catherine E, 17/02/2005) .................................................. 12
Gambar 2.3 Skema prinsip produksi hydrogen dengan elektrolisa................................. 17
Gambar 2.4 Skema alat Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell ................................ 37
Gambar 2.5 Skema alat Direct Methanol Fuel Cell ........................................................ 41
Gambar 2.6 Skema alat Alkaline Fuel Cell ..................................................................... 43
Gambar 2.7 Skema alat Phosporic Acid Fuel Cell .......................................................... 44
Gambar 2.8 Skema alat Molten Carbonate Fuel Cell ..................................................... 46
Gambar 2.9 Skema alat Solid Oxide Fuel Cell ............................................................... 48
Gambar 3.3 Skema Pemasangan Alat Elektroliser ......................................................... 54
Gambar 4.1 Data hasil riset ............................................................................................. 59
DAFTAR TABEL
Table 2.1 Sifat kimia hydrogen ................................................................... 9
Table 2.2 Sifat fisika hydrogen ................................................................. 10
Tabel 2.3 Komponen utama penyusun PEMFC ........................................ 39
Table 4.2.1 Daya listrik berdasarkan putaran mesin sepeda motor.............. 60
Table 4.2.2 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm .................................... 61
Table 4.2.3 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 2000 rpm .................................... 62
Table 4.2.4 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 1500 rpm .................................... 63
Table 4.2.5 Selisih motor ............................................................................. 64
Table 4.2.7 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 30km/jam ................................... 66
Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 40km/jam ................................... 67
Table 4.2.8 Data hasil percobaan kondisi motor berhenti dengan konsumsi
bahan bakar 50ml premium pada putaran 50km/jam ................................... 68
DAFTAR PUSTAKA
Catherine E. Gregoire Padro, Los Alamos National Laboratory, First Annual International
Hydrogen Energy Implementation Conference, Santa Fe, NM, February 17, 2005
Crosbie, L. M., 2003, Chapin, D., Hydrogen Production by Nuclear Heat, GENES4/ ANP2003,
Sep. 15-19, 2003 , Kyoto, JAPAN
D. Labonte, Water Injection for Gasoline Engines, Labonte MotorSports.
J. C. Christoper, J.B.D. Philip, Effect of diesel and water co-injection with real time control on
diesel engine performance and emissions,SAE Int. World congress, Detroid (2008).
J.A. Goldwitz, J.B. Heywood, Combustion optimization in a hydrogen-enhanced lean-burn SI
engine, SAE paper no. 01-0251 (2005).
Jamal.2007. Pembuatan Membran Fuel Cell Dari Limbah Plastik LDPE. Bandung: ITB-Press.
LIPI, Pengujian Water and Air Injection, Lab Motor Bakar LIPI (2008).
R. Lanzafame, Water injection effects in a single-cylinder CFR engine. SAE Int. Congress and
exposition Detroit, Micigan (1999).
R.F. Horng, Y.P. Chang, H.H. Huang, M.P. Lai, Driving characteristics of a motorcycle fuelled
with hydrogen-rich gas produced by an onboard plasma reformer, Int J Hydrogen Energy
(2008).
Revision O, Module 1: Hydrogen Properties, December 2001.
S. Verhelst, R. Sierens, Aspects concerning the optimisation of a hydrogen fueled engine. Int
J Hydrogen Energy; 26: 981–5 (2005).
T. Suzuki, Y. Sakurai, Effect of hydrogen rich gas and gasoline mixed combustion on spark
ignition engine, SAE paper no. 01-3379 (2006).
US-DOE, 2002, National Hydrogen Energy Roadmap, National Hydrogen Energy Roadmap
Workshop, Washington DC.
http://arikfebri.wordpress.com/2011/03/04/hidrogen/
http://bangkitindriyanasuyono.blogspot.com/2012/01/polymer-electrolyte-membrane-fuel-
cell.html
http://budhisantoso97.blogdetik.com/tag/sifat-hidrogen/
http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_bahan_bakar
http://mahasiswanegarawan.wordpress.com/2007/08/18/sel-bahan-bakar-fuel-cell-
sebuah-energi-alternatif-berkelanjutan-dan-ramah-lingkungan/
http://rozaqsangbleu.blogspot.com/2011/05/stainless-steel.html
http://www.chem-is-
try.org/artikel_kimia/berita/direct_methanol_fuel_cell_dmfc_baterai_laptop_tanpa_charge
r/
http://www.kamase.org/?p=154
http://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/fuelcells/fc_types.html
xxii