Studi karakteristik generator gas HHO dry cell dan ... · Urutan assembly komponen Brown’s Gas...
Transcript of Studi karakteristik generator gas HHO dry cell dan ... · Urutan assembly komponen Brown’s Gas...
Mengetahui pengaruh pemakaian generatorBrown Gas pada kendaraan bermesin 1300CC mengenai sfc , torsi, emisi gas buang
PERUMUSAN MASALAH
CC mengenai sfc , torsi, emisi gas buangserta efisiensi yang dihasilkan dari sistemBrown Gas.
BATASAN MASALAH
1. Hasil percobaan hanya berlaku untuk sistem injeksi Brown’s Gas dengan elektroda dari bahan stainless steel tipe SS 304 berupa lempengan (160 x 160) mm2, dan larutan elektrolit (25% KOH dan 75% akuades) sebagai katalis
2. Pengujian dilakukan di Laboratorium Desain Teknik Mesin ITS danlaboratorium energi ITS
3. Pengujiandynotestdilakukan di Bengkel Gut Motorsport4. Kondisi temperatur pada temperatur 200 C saat pengujian5. Kondisi sistem elektrolis padategangan1,1 - 1,5 V padasetiap5. Kondisi sistem elektrolis padategangan1,1 - 1,5 V padasetiap
selnya6. Mobil yang dipakai selama pengujian adalah mobil kapasitas mesin
1300 cc dengan tiga macam pembebanan yaitu 1000 rpm, 2000rpm dan 3000 rpm
7. Loses fittingsaluran perpipaan diabaikan
1. Untuk mengetahui karakteristik prototipe Brown Gas(gas HHO), yang meliputi : konsumsi daya listrik, lajuproduksi gas HHO, kadar gas Hidrogen dan efisiensienergi dari alat
2. Untuk mengaplikasikangeneratorBrown’s Gas dry
TUJUAN PENELITIAN
2. Untuk mengaplikasikangeneratorBrown’s Gas drycell pada kendaraan berkapasitas 1300 cc danmengetahui konsumsi bahan bakar (sfc), daya engineserta kadar emisi gas buang sebelum dan sesudahmenggunakan alat.
1. Dapat diaplikasikan pada mesin untuk meningkatkan daya
mesin motor bakar, menghemat bahan bakar tanpa
mengganggu, serta mengurangi tingkat polusi dari emisi
gas buang kendaraan
2. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain dan juga
MANFAAT PENELITIAN
2. Dapat menjadi referensi bagi peneliti lain dan juga
produsen kendaraan bermotor dalam pengembangan
sistem injeksi Brown’s Gas
3. Dapat membantu masyarakat dalam mengetahui dan
menganalisa prinsip kerja dari sistem injeksi Brown’s Gas
1. Willliam Nicholson dan Johann Ritter (1800):Menemukan teknologi pemecahan molekul air menjadi gas HHO dengan cara elektrolisis air
2. Dr. Yull Brown (1974):Selain mematenkan gas hasil elektolisis air dengan namanya juga menggunakan gas HHO sebagai suplemen bahan bakar
PENELITIAN TERDAHULU
juga menggunakan gas HHO sebagai suplemen bahan bakar mesin dan pengelasan (cutting and welding torch)
3. Lanzafame (1999):Injeksi air pada mesin spark ignition dapat menghilangkan detonasi dan mengurangi NOX ( >50%), angka oktan ( naik >50%), kerja mesin naik (30%-50%)
4. Roni Setyawan (2011):
PENELITIAN TERDAHULU
5. Rahman Hakim (2011):
6. Arif Pratama (2012):
7. Anggia Zulfikar (2012):
Reaksi Basa(KOH) :
Reaksi reduksi di katoda (-) : 2H2O(l) + 2e− → H2(g) + 2OH−(aq)
Reaksi oksidasi di anoda (+) : 4OH−(aq) → O2(g) + 2H2O(l) + 4e−
Reaksi keseluruhan : 2H2O(l) → 2H2(g) + O2(g)
BROWN’S GAS
Larutan Elektrolit Sebagai Katalis:a. Katalisator berfungsi untuk mempermudah proses
penguraian air menjadi hidrogen dan oksigen karena ion-ionkataliastor mampu mempengaruhi kestabilan molekul airmenjadi ion H dan OH yang lebih mudah dielektrolisis.
b. Dalam penelitian ini dipilih katalis KOH berdasarkan grafikolehPyle,dkk, 1994
BROWN’S GAS
olehPyle,dkk, 1994
Parameter Performa Generator Brown’s Gas :a. Daya yang dibutuhkan Generator Brown’s Gas
PHHO = V . I
Keterangan :> PHHO = Daya yang dibutuhkan Gen. Brown’s Gas (watt)> V = Beda potensial (volt)
BROWN’S GAS
> V = Beda potensial (volt) > I = Arus listrik (Ampere)
b. Laju produksi gas HHO (flow rate)
Q gasHHO = 300/t (ml/s)
Keterangan :�Q gas HHO = Laju produksi gas HHO�300 ml = volume gas HHO yang dihasilkan� t = waktu untuk menghasilkan 300 ml gas HHO [s]
Parameter Performa Generator Brown’s Gas :c. Efisiensi Energi yang dihasilkan Generator Brown’s Gas
Keterangan :
%100
% 2 ××××
=P
LHVQHEfisiensi
ρ&
BROWN’S GAS
Keterangan :> %H2 = Kadar produksi gas H2
> Q = Flowrate gas H2 (ml/s)> ρ = Massa Jenis Hidrogen (gr/ml)> LHV = Nilai kalor yang dihasilkan dari pembakaran (J/gr)> P = Daya yang dibutuhkan Generator Brown’s Gas (watt)
Parameter unjuk kerja mesin bensin:1. Daya output mesin (bhp)
2. Konsumsi bahan bakar (sfc)
sfc = 3600 * mbbbhp * t
mbb = massa bahan bakar (kg)
BROWN’S GAS
mbb = massa bahan bakar (kg)
bhp = daya output mesin (hp)
t = waktu habisnya bahan bakar dalam tabung uji (s)
3. Kadar emisi gas buang
Kriteria yang digunakan dalam perancangan dan pembuatan Generator Brown’s Gas.
1. Elektroda yang digunakan terbuat dari material yang tahan terhadap korosi dan memiliki konduktifitas listrik yang baik.
2. Cover generator terbuat dari bahan yang tahan panas hingga suhu 100o C (berdasarkan percobaan yang pernah dilakukan), dan tidak bereaksi dengan larutan elektrolit (KOH).
3. Tertutup rapat dan tidak terdapat kebocoran pada box, sehingga gas HHO yang dihasilkan tidak bocor dan hanya keluar melalui lubang output
Generator Brown’s gas
Brown’s
Cover
Penentuan requirement dan prinsip kerja setiap komponenGenerator Brown’s Gas
Brown’s Gas
GeneratorElektroda
Rubber
Screen
Penentuan requirement dan prinsip kerja setiap komponenGenerator Brown’s Gas
PrinsipPrinsip KerjaKerja : Cover : Cover merupakanmerupakan konstruksikonstruksi basebaseuntukuntuk pemasanganpemasangankomponenkomponen--komponenkomponen lain.lain.RequirementRequirement : : dibuatdibuat rigid rigid dandan tahantahan terhadapterhadap kenaikankenaikantemperaturtemperatur hinggahingga 100 C100 C
PrinsipPrinsip KerjaKerja : : SebagaiSebagaipengikatpengikat kationkation dandan anionanionRequirementRequirement : : tahantahanterhadapterhadap tingkattingkat korosifkorosif yang yang tinggitinggi
PrinsipPrinsip KerjaKerja : : SebagaiSebagaipemberipemberi jarakjarak antarantar elektrodaelektrodasekaligussekaligus menghasilkanmenghasilkanruangruang elektrolisiselektrolisisdidalamnyadidalamnya..RequirementRequirement : : dibuatdibuat elastiselastisdandan tahantahan terhadapterhadap kenaikankenaikantemperaturtemperatur hinggahingga 100 C100 C
Penentuan requirement dan prinsip kerja setiap komponenGenerator Brown’s Gas
PrinsipPrinsip KerjaKerja : : SebagaiSebagaipemisahpemisah bublerbubler hidrogenhidrogendandan oksigenoksigenRequirementRequirement : : memilikimemilikikemapuankemapuan memisahkanmemisahkanbublerbubler yang yang baikbaik
Proses Elektrolisis Di Dalam Brown’s Gas Generator
Output gas H2
Elektrolit + H2
Elektrolit + O2
Output gas O2
Cairan ElektrolitCairan Elektrolit
Uji Karakteristik Generator Brown’s GasUji Karakteristik Generator Brown’s Gas
1. Mempersiapkan rangkaian peralatan.2. Memeriksa generator dari kebocoran3. Memeriksa sambungan selang dari brown gas ke flowmeter dari kebocoran.4. Mengisikan elektrolit kedalam generator sesuai level yang ditentukan 5. Menyalakan brown gas dengan menekan saklar ke posisi ON dan biarkan
beberapa saat hingga produksinya konstan.6. Mengukur arus,debit serta waktu yang dihasilkan.7. Mencatat hasil pengukuran
Pengujian Ke Arus (Ampere) Debit (ml) Waktu (s) Flowrate (ml/s) Tegangan (volt) Daya (P) Efisiensi (Q/P)
1
2
3
4
5
Rata-Rata
1. Mempersiapkan rangkaian peralatan.2. Memeriksa generator dari kebocoran3. Memeriksa sambungan selang dari brown gas ke flowmeter dari kebocoran.4. Mengisikan elektrolit kedalam generator sesuai level yang ditentukan 5. Menyalakan brown gas dengan menekan saklar ke posisi ON dan biarkan
beberapa saat hingga produksinya konstan.6. Memasukkan gas hidrogen wadah penampungan yang terbuat dari karet.7. Menguji kadar hidrogen pada Chromatography Analyzer
Uji Karakteristik Generator Brown’s Gas
7. Menguji kadar hidrogen pada Chromatography Analyzer8. Mencatat hasil pengukuran
Jumlah cellLuasan Area Hidrogen oleh Brown Gas
Luasan Area 100 % HidrogenProsentase kadar Hidrogen
456
Aplikasi Generator Brown’s Gas dry cell pada mesin kapasitas 1300 cc
1. Mempersiapkan rangkaian peralatan.2. Memeriksa generator dari kebocoran3. Memeriksa sambungan selang dari brown gas ke hose intake sebelum
masuk sistem injeksi dan pastikan tidak ada kebocoran.4. Sambungkan kabel (+) ke port aki (+) dan kabel (-) ke port aki (-) 5. Menyalakan brown gas dengan menekan saklar ke posisi ON dan biarkan
beberapa saat hingga produksinya konstan.6. Mengukur nilai torsi yang dihasilkan pada alat dynotest.6. Mengukur nilai torsi yang dihasilkan pada alat dynotest.7. Mencatat hasil pengukuran.
Aquades80 %
KOH20 %
Arus : 9.64 AmpereDaya : 115,68 WattQ : 7,79 ml/sRasio : 6,73 %
Arus : 12,7 AmpereDaya : 152,4 Watt
6
8
10
(Q
/P
)
Efisiensi Campuran KOH dengan
Aquades
Efisiensi Campuran
KOH dengan Aquades
Aquades75 %
KOH25%
Aquades70 %
KOH30 %
Daya : 152,4 WattQ : 12,44 ml/sRasio : 8,17 %
Arus : 11,8 Ampere Daya : 141,6 WattQ : 6,18 ml/sRasio : 4,36 %
0
2
4
0% 10% 20% 30% 40%
Ra
sio
(Q
/P
)
Kadar KOH (%)
KOH dengan Aquades
Poly. (Efisiensi
Campuran KOH
dengan Aquades)
• Daya = 260,8 Watt• Rasio = 5,85 %• % H = 36,49 %
• Daya = 109,44 Watt• Rasio = 7,27 %• % H = 52,31 %
0
2
4
6
8
10
0 2 4 6 8
Ra
sio
Q/
P
Wet cell
Wet cell
Poly. (Wet cell)
• Daya = 28,32 Watt• Rasio = 8,94 %• % H = 77,67 %
Jumlah cell
• Daya = 67,2 Watt• Rasio = 6,64 %• % H = 76,81 %
%13,55=Efisiensi
%100126,5
/119950/00008988,0/46,47681,0 ××
×××=voltampere
grJmlgrsmlEfisiensi
%100% 2 ×
×××=
P
LHVQHEfisiensi
ρ&
Sebelum Sesudah Perubahan Daya %
1500 18.7 19.3 3.20855615
2000 29.3 30.2 3.071672355
Putaran MesinDaya Engine
Sebelum Sesudah Perubahan Torsi %
1500 88.8 91.6 3.153153153
2000 104.4 107.6 3.0651341
2500 110.5 116.2 5.158371041
Torsi EnginePutaran Mesin
2000 29.3 30.2 3.071672355
2500 38.8 40.8 5.154639175
3000 48.7 51.7 6.160164271
3500 54.2 57.1 5.350553506
4000 61.3 61.2 -0.163132137
4500 67.6 66.1 -2.218934911
5000 70.9 70.6 -0.423131171
5500 75.4 75.3 -0.132625995
6000 75 73.9 -1.466666667
6500 72.4 71 -1.933701657
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 2000 4000 6000 8000
Da
ya
(B
HP
)
rpm
Grafik Daya Engine
Standart
Dry cell
2500 110.5 116.2 5.158371041
3000 115.6 122.8 6.228373702
3500 110.3 116.2 5.349048051
4000 109.2 109 -0.183150183
4500 107 104.6 -2.242990654
5000 101 100.6 -0.396039604
5500 97.6 97.5 -0.102459016
6000 89 87.7 -1.460674157
6500 79.3 77.8 -1.891551072
0
20
40
60
80
100
120
140
0 2000 4000 6000 8000
To
rsi (
Nm
)
rpm
Grafik Torsi Engine
Standart
Dry cell
PemakaianPemakaian BahanBahan BakarBakar
Putaran Putaran MesinMesin
StandartStandart((ltlt))
dry cell dry cell ((ltlt)) sfcsfc standartstandart sfcsfc dry celldry cell Penurunan sfc %Penurunan sfc %
10001000 0.750.75 0.70.7 0.6631578950.663157895 0.5939393940.593939394 10.4377104410.43771044
20002000 0.850.85 0.750.75 0.2436860070.243686007 0.2086092720.208609272 14.3942345114.39423451
30003000 0.90.9 0.840.84 0.155236140.15523614 0.1364796910.136479691 12.082527412.0825274
Grafik konsumsi bahan bakar
0
0,2
0,4
0,6
0,8
0 1000 2000 3000 4000
kons
umsi
bah
an b
akar
(m
l)
Putaran mesin (rpm)
Grafik konsumsi bahan bakar
standart
dry cell
SARAN
Mengambil sumber listrikdari energi yang terbuangseperti energi getaran danpanas engine yang tidak
terpakai
Improvement desain yang lebih effisien terutama
dalam hal konsumsi energidalam hal konsumsi energilistrik dengan kualitas
hasil produk yang sama
Eksperimen variasi luasanplat dan material
untukmendapatkan proseselektrolisis yang lebih
sempurna
TINJAUAN PUSTAKA
1. Arends, Barenschot, Motor Bensin : Jakarta: Erlangga, 1980.2. Cobb M Harrold, Steel Product Manual : Stainless Steel , 1999.3. Dan Labonte, Water Injection for Gasoline Engines , Labonte
MotorSports4. Data statistik Kementrian Energi dan Sumber Daya Mineral
(ESDM), Crude Oil Reserves. 2008.5. Fontana, Mars G. Corrosion Engineering 2rd ed . New york: Mcgraw-
hill Book company, 1987. 6. Helmenstine, Anne Marie, Chemistry Glossary Definition of
Electrolysis , 2001.Electrolysis , 2001.7. Hidayatullah, P & Mustari, F. Rahasia Bahan Bakar Air . Jakarta: Ufuk
Press, 2008.8. International Energy Agency (IEA) World Energy Statistics and
Balances, World Consumption Of Refined Products By Region, 1960-2008 . BP Statistical Review, 2009.
9. Ioanis, Papagianis, Studying and Improving the Efficiency of Water Electrolysis , Stratchlyde University, 2005.