Rabu, 06 Februari 2013

Prinsip-Prinsip Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari.


Prinsip-Prinsip Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari. Sel Volta dapat dibedakan menjadi sel Volta primer, sekunder, dan sel bahan bakar. Sel primer adalah sel yang dibentuk dari katode dan anode yang langsung setimbang ketika menghasilkan arus. Sel sekunder adalah sel yang dapat diperbarui dengan cara mengembalikan elektrodenya ke kondisi awal. Adapun sel bahan bakar adalah sebuah sel yang secara bertahap menghabiskan pereaksi yang disuplai ke elektrode-elektrode dan secara bertahap pula membuang produk-produknya. Tipe-tipe sel Volta beserta contohnya dijelaskan pada uraian berikut.
1) Sel Volta primer
Sel kering Lechlanche merupakan contoh sel Volta primer. Sel kering atau baterai kering terdiri atas wadah yang terbuat dari seng dan bertindak sebagai anode serta batang karbon sebagai katode. Elektrolit sel ini adalah campuran MnO2, NH4Cl, sedikit air, dan kadang-kadang ditambahkan ZnCl2 dalam bentuk pasta.
Penyusun sel kering
Gambar 2.4 Penyusun sel kering
Reaksi yang terjadi pada sel
Anode : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e–
Katode : 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq) + 2 e– Mn2O3(s) + 2 NH3(g) + H2O(l)
Reaksi : Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq)→Mn2O3(s) + Zn2+(aq) + 2 NH3(g) + H2O(l)
Cara kerja sel kering:
a. Elektrode Zn teroksidasi menjadi ion Zn2+
Zn → Zn
2+ + 2 e–
b. Elektron yang dilepaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode karbon.
c. Elektron-elektron pada elektrode karbon mereduksi MnO2 dan NH4+ menjadi Mn2O3 dan NH3.
Sel yang sering digunakan sebagai ganti sel kering Lechlanche adalah baterai alkalin. Baterai ini terdiri atas anode seng dan katode mangan dioksida serta elektrolit kalium hidroksida. Reaksi yang berlangsung, yaitu:
Anode : Zn(s) + 2 OH–(aq) → Zn(OH)2(s) + 2 e–
Katode : 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + 2 e– 2 MnO(OH)(s) + 2 OH–(aq)
Reaksi : 2 MnO2(s) + 2 H2O(l) + Zn(s) → 2 MnO(OH)(s) + Zn(OH)2(s)
Baterai alkalin ini dapat menghasilkan energi dua kali energi total Lechlanche dengan ukuran yang sama.
2) Sel Volta sekunder
Sel aki (Accumulator) merupakan contoh sel Volta sekunder. Sel aki terdiri atas elektrode Pb (anode) dan PbO2 (katode). Keduanya dicelupkan dalam larutan H2SO4 30%.
Sel aki (accumulator)
Gambar 2.5 Sel aki (accumulator) merupakan contoh sel Volta sekunder
Cara kerja sel aki:
a. Elektrode Pb teroksidasi menjadi Pb2+
Pb(s) → Pb2+(aq) + 2 e–
Pb2+ yang terbentuk berikatan dengan SO42– dari larutan.
Pb2+(aq) + SO42–(aq) → PbSO4(s)
b. Elektron yang dibebaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode PbO2.
c. Pada elektrode PbO2 elektron-elektron dari anode Pb akan mereduksi PbO2 menjadi Pb2+ yang kemudian berikatan dengan SO42– dari larutan.
PbO2(s) + 4 H+(aq) + 2 e– → Pb2+(aq) + 2 H2O(l)
Pb2+(aq) + SO42–(aq) → PbSO4(s)
Reaksi yang terjadi pada sel aki dapat ditulis sebagai berikut.
Anode : Pb(s) + SO42–(aq) → PbSO4(s) + 2 e–
Katode: PbO2(s) + H2SO4(aq) + 2 H+ + 2 e– → PbSO4(s) + 2 H2O(l)
Reaksi : Pb(s) + PbO2(s) + 2 H2SO4 → 2 PbSO4(s) + 2 H2O
Pada reaksi pemakaian sel aki, molekul-molekul H2SO4 diubah menjadi PbSO4 dan H2O sehingga konsentrasi H2SO4 dalam larutan semakin berkurang. Oleh karena itu, daya listrik dari aki terus berkurang dan perlu diisi kembali.
3) Sel bahan bakar
Sel hidrogen-oksigen termasuk jenis sel bahan bakar yang terus-menerus dapat berfungsi selama bahan-bahan secara tetap dialirkan ke dalamnya. Sel ini digunakan pada pesawat ruang angkasa. Sel hidrogen-oksigen terdiri atas anode dari lempeng nikel berpori yang dialiri gas hidrogen dan katode dari lempeng nikel oksida berpori yang dialiri gas oksigen. Elektrolitnya adalah larutan KOH pekat.
Sel hidrogen-oksigen
Gambar 2.6 Sel hidrogen-oksigen termasuk jenis sel bahan bakar.
Cara kerja sel ini adalah
a. Gas hidrogen yang dialirkan pada pelat nikel berpori teroksidasi membentuk H2O.
2 H2 + 4 OH– → 4 H2O + 4 e–
b. Elektron yang dibebaskan bergerak melalui kawat penghantar menuju elektrode nikel oksida.
c. Pada elektrode nikel oksida elektron mereduksi O2 menjadi OH.
O2 + 2 H2O + 4 e– → 4 OH–
Reaksi yang terjadi pada sel ini sebagai berikut.
Anode : 2 H2(g) + 4 OH–(aq) → 4 H2O(l) + 4 e–
Katode : O2(g) + 2 H2O(l) + 4 e– 4 OH–(aq)
Reaksi : 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l)
Biasanya pada sel ini digunakan platina atau senyawa paladium sebagai katalis.