Terbaru

Friday, 29 December 2017

Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara

Pendahuluan
Baterai umumnya berat. Ini adalah kelemahan utama penggunaan baterai sebagai sumber energi pada peralatan yang berbeda. Tapi ada satu konsep baru baterai yang mengatakan bahwa, baterai juga bisa ringan bila udara digunakan sebagai katoda. Salah satu contoh dari baterai ringan adalah baterai aluminium-udara. Disini aluminium digunakan sebagai anoda dan udara terutama oksigen di udara digunakan sebagai katoda. Kerapatan energi yaitu energi yang dihasilkan per satuan berat baterai sangat tinggi dibanding baterai konvensional lainnya. Namun baterai aluminium masih tidak diproduksi secara komersial karena biaya produksi anoda dan korosi anoda aluminium yang tinggi karena karbon dioksida dari udara sekitar. Hingga saat ini, penggunaan baterai ini hanya terbatas pada aplikasi militer. Baterai ini memiliki potensi tinggi untuk menggerakkan kendaraan listrik karena bobotnya yang ringan dan kepadatan energi yang tinggi.
Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara

Perusahaan ternama "Phinergy" telah memperbaiki teknologi ini dan mereka meminta agar mereka akan memulai produksi baterai udara aluminium yang tersedia secara komersial untuk kendaraan listrik pada tahun 2017. 
Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara

Pada percobaan kali ini kita tidak membuat baterai aluminium-udara skala besar, tetapi kita akan mencoba untuk memahami bagaimana membuat baterai aluminium-udara dengan menggunakan barang rumah tangga sederhana.
Tujuan
Dengan menggunakan aluminium foil, air garam, dan arang aktif di sini akan dibuat baterai sederhana yang cukup kuat untuk menyalakan motor kecil atau menghasilkan cahaya.

Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara

Alat dan Bahan
1. Alumunium foil
2. Gunting 

3. Arang aktif (tersedia di toko peralatan akuarium)
4. Sendok
5. Kertas tisu
6.Garam
7. Cangkir kecil 

8. Air
9. Dua kabel listrik dengan klip di ujungnya
10.Perangkat listrik kecil (seperti motor DC bertenaga baterai atau lampu liburan) 

11.Selotip

Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara
Cara Membuat
1. Potong aluminium foil dengan ukuran kira-kira 6 x 6 inci (15x15 cm).
2. Siapkan larutan air garam jenuh: Larutkan garam dalam secangkir kecil air sampai garam tetap ada di bagian bawah cangkir.
3.
Lipat kertas tisu membentuk persegi, rendam dalam larutan, lalu letakkan tisu di aluminium di foil.
4.
Tambahkan sesendok arang aktif di atas kertas tisu, lalu tekan serbuk arang dengan lembut dengan menggunakan bagian belakang sendok. Tuangkan beberapa larutan air garam ke arang sampai dibasa. Pastikan arang tidak menyentuh foil secara langsung, kita harus memiliki tiga lapisan yang berbeda, seperti sandwich. Ini adalah sel aluminium-air kita.

Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara

5.Siapkan perangkat listrik untuk digunakan. Jika kita menggunakan motor DC, letakan selotip kecil ke ujung poros motor untuk dijadikan sebagai "bendera" sehingga kita dapat dengan mudah melihat saat motor bergerak. Jika kita menggunakan lampu LED, kupas ujung kabel sehingga kita bisa memasang lampu. 

Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara
Petunjuk
Klip satu ujung setiap kabel listrik ke setiap terminal perangkat listrik. Klip ujung lain dari salah satu yang mengarah ke aluminium foil. Tekan dengan kencangkan klip terakhir pada tumpukan arang, lalu lihat apa yang terjadi.

Jika baterai sepertinya tidak bekerja setelah beberapa detik, kita mungkin perlu mengurangi hambatan internal. Coba tingkatkan area kontak antara klip dan arang dengan melipat seluruh baterai di atas klip dan menekan ke bawah dengan keras. Pastikan klip itu tetap terkubur dalam arang. Jika kita menggunakan motor, kita juga bisa mencoba memulai kembali dengan memotret bendera sebentar. Apa yang sedang terjadi?

Pembahasan

Baterai mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Mereka memiliki dua elektroda yang disebut katoda dan anoda di mana reaksi kimia yang menggunakan atau menghasilkan elektron terjadi. Elektroda dihubungkan oleh larutan yang disebut elektrolit dimana dalam larutan tersebut ion dapat bergerak, menyelesaikan rangkaian listrik. Dalam aktivitas ini, garam menyediakan ion yang bisa bergerak melalui handuk kertas basah dan biaya transfer.

Untuk menghasilkan energi listrik, baterai ini bergantung pada oksidasi aluminium pada anoda, yang melepaskan elektron, dan reduksi oksigen pada katoda, yang menggunakan elektron. Pergerakan elektron melalui sirkuit eksternal menghasilkan arus listrik yang bisa digunakan untuk menyalakan perangkat sederhana. Diagram dari baterai dan persamaan untuk setengah dan keseluruhan reaksi diberikan di bawah ini:
Percobaan Membuat Baterai Aluminium-Udara 

Persamaan setengah rekasi dan reaksi keseluruhan sel:
Anoda: Al(s) + 3OH(aq) → Al(OH)3(s) + 3e
Katoda : O2(g) + 2H2O(l) + 4e → 4OH(aq)
Keseluruhan : 4Al(s) + 3O2(g) + 6H2O(l) → 4Al(OH)3(s)

Aluminium foil menyediakan pasokan aluminium yang terjangkau. Arang aktif, yang sebagian besar terbuat dari karbon, bisa mengalirkan listrik dan tidak reaktif. Ini menyediakan permukaan yang sangat berpori yang terkena oksigen di udara. Satu gram arang aktif dapat memiliki luas permukaan internal lebih banyak daripada keseluruhan lapangan basket. Permukaan ini menyediakan sejumlah besar lokasi dimana oksigen dapat mengikat dan terlibat dalam reaksi di katoda.

Daerah reaksi yang besar ini memungkinkan adanya baterai aluminium-udara sederhana untuk menghasilkan 1 volt (1 V) dan 100 miliamps (100 mA). Ini adalah daya yang cukup untuk menjalankan perangkat listrik kecil dan memberikan cara yang aman dan mudah untuk membuat baterai yang kuat di rumah atau di sekolah.

Lebih Lanjut
Baterai listrik modern pertama terdiri dari rangkaian sel elektrokimia, yang disebut tumpukan volta. Untuk membuat tumpukan volta, ulangi langkah 1-4 untuk membangun sel aluminium-udara tambahan. Tumpukan dua atau tiga sel aluminium-udara di atas satu sama lain untuk melihat apakah kita bisa membuat baterai lebih kuat. Klip satu mengarah ke bagian bawah foil dan tempatkan klip lainnya di atas tumpukan arang. Tekan ke bawah dengan kuat pada tumpukan untuk mengurangi hambatan internal baterai, namun pastikan potongan foil tidak saling bersentuhan. Jika foil dari satu sel bersentuhan dengan foil dari sel di atasnya, elektron akan memotong kertas tisu dan arang aktif dan bergerak langsung ke bagian kedua dari foil, yang memiliki ketahanan lebih rendah daripada lapisan arang. Ini secara efektif memperpendek sel yang lebih rendah, yang tidak lagi menyumbang output daya secara keseluruhan. 

Kita bisa membandingkan kekuatan secara kualitatif dengan melihat intensitas perangkat listrik atau secara kuantitatif dengan melakukan pengukuran pada multimeter. Kita bisa menggunakan multimeter untuk mengukur voltase dan arus yang dihasilkan oleh baterai. Apa ada perubahan pada hasil desain baterai pada voltase atau arus yang lebih besar?

Hitunglah output daya dari baterai kita dengan menghitung produk voltase dan arusnya. Cobalah untuk menyalakan perangkat lain yang memerlukan voltase atau arus yang lebih tinggi, seperti rangkaian LED (pastikan mereka terhubung dalam orientasi yang benar), atau lampu yang lebih kuat.
 

 
 

No comments:

Post a Comment