Sel Galvani/ Sel Volta Sebagai Sumber Energi
Sebagaimanan yang kalian tahu, sel galvani atau sel volta adalah sel yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan ini dapat dimanfaatkan untuk kepentingan manusia.
Umumnya sel galvani dimanfaatkan manusia sebagai baterai. Dalam baterai terjadi reaksi redoks yang menghasilkan energi listrik, misalnya untuk menyalakan handpjone, senter dan sebagainya.
Dilihat dari reaksi redoks yang terjadi didalam beterai, maka sel Galvani/ sel Volta dibagi menjadi dua yaitu :
1. Sel primer
Reaksi redoks yang berlangsung pada sel primer adalah searah sehingga ketika zat yang dioksidasinya habis, maka baterai sudah tidak bisa digunakan lagi. Berikut beberapa sel Galvani yang termasuk sel primer :
a. Sel kering seng-karbon
Sel ini sering juga disebut sel Leclance, dan merupakan sel primer yang paling banyak digunakan orang. Sel Leclance biasanya digunakan sebagai daya senter, kalkulator, mainan anak-anak dalam lain-lain. Sel ini umumnya oleh masyarakat disebut beterai.
Sel kering seng-karbon terdiri dari batang karbon (grafit) yang tercelup pada campuran NH4Cl, MnO2 dan karbon basah (warna hitam yang ada dalam isi baterai kalau kalian buka baterainya yang berfungsi sebagai katoda). Kemudian bagian bawah dibungkus oleh seng sebagai anoda.
Jika grafitnya dihubungkan dengan seng, maka akan terjadi reaksi redoks sebagai berikut :
Anoda : Zn ==> Zn2+(aq) + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e ==> Mn2O3 + 2NH3 + H2O
Kelemahan :
Jika dipakai terus-menerus, maka sel akan sangatcepat habis. Hal ini disebabkan karena zat hasil reaksinya menempel di kedua elektroda dan menghalangi terjadinya reaksi redoks. Oleh karena itu, sel Leclance dijual dengan harga yang murah.
b. Baterai alkali
Sel ini juga menggunakan seng sebagai anoda dan MnO2 yang tercelup dalam larutan basa sebagai katoda. Bedanya, seng dibuat sedikit perpori dengan tujuan memperluas permukaan reaksinya. Reaksi redoks yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anoda : Zn(s) + 2OH-(aq) ==> Zn(OH)2 + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2H2O + 2e ==> MnO(OH)(s) + 2OH-
Sel ini lebih tahan lama dibandingkan sel Leclance karena zat hasil reaksi tidak menghalangi kedua elektroda untuk bereaksi.
c. Baterai perak oksida
Pernahkan kalian melihat baterai jam? Yang ukurannya kecil dan harganya mahal! Ya, itulah yang dimaksud dengan baterai perak oksida.
Anoda yang digunakan dalam baterai ini adalah Ag2O yang terletak dibagian bawah sedangkan katodanya adalah seng yang terletak dibagian atas. Kedua elektroda ini dipisah dengan penyekat yang bersifat isolator.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anoda : Zn(s) + 2OH-(aq) ==> Zn(OH)2(s) + 2e
Katoda : Ag2O(s) + H2O + 2e ==> aAg(s) + 2OH-(aq)
2. Sel sekunder
a. Sel penyimpanan timbal
Inilah baterai mobil atau motor yang disebut dengan aki. Bagian dalam betrai ini terdiri dari beberapa sel Galvani yang dihubungkan secara seri. Katoda yang digunakan adalah Pb sedangkan anodanya adalah PbO2. Semua anoda dari beberapa sel galvani didalam baterai dihubungkan menjadi satu, begitu juga katodanya.
Anoda dan katodanya tercelup dalam larutan H2SO4 encer. Reaksi redoks yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anoda : Pb + SO42-(aq) ==>PbSO4(s) + 2e
Katoda : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e ==> PbSO4 + H2O
Reaksi total : Pb(s) + PbO2 + 4H+(aq) + 3SO42- ==> 2PbSO4 +2H2O
Sepasang sel dalam baterai ini dapat menghasilkan potensial sebesar 2 V. Biasanya didalam sel ada yang terdiri dari 3 pasang atau 6 pasang sel Galvani sehingga masing masing menghasilkan potensial sebesar 6 V dan 12 V.
Jika diberi arus searah, maka PbSO4 nya dapat bereaksi dengan H2O membentuk katoda dan anoda kembali (Pb, PbO2 dan H+) sehingga selnya masih bisa digunakan.
Nah masalahnya adalah, biasanya PbSO4 yang dihasilkan akan melekat di kedua elektroda sehingga sulit di cas. Untuk mengatasi masalah ini, kita bisa mencuci elektrodanya dengan air panas dan mengganti larutan H2SO4 nya. Oleh karena itu, pengguna motor dan mobil harus mengecek keadaan akinya secara berkala agar tetap bisa menghasilkan arus listrik.
b. Sel nikel cadmium
Sel ini menggunakan Cd sebagai anoda dan NiO2 sebagai katoda yang tercelup dalam larutan basa. Reaksi redoks yang terjadi pada sel ini adalah sebagai berikut :
Anoda : Cd(s) + 2OH-(aq) ==> Cd(OH)2(s) + 2e
Katoda : NiO2(s) + 2H2O + 2e ==> Ni(OH)2 + 2OH-(aq)
Reaksi total : Cd(s) + NiO2 + 2H2O ==> Cd(OH2 +Ni(OH)2
Sel ini lebih tahan dibandingkan sel penyimpanan timbal, bentuknya kecil dan mudah dibawa –bawa. Tetapi potensial yang dihasilkan hanya 1,4 V sehingga tidak cocok untuk kendaraan.
c. Sel bahan bakar
Reaksi pembaaran menghasilkan kalor yang dalam sel bahan bakar akan dibuah menjadi energi listrik.
Salah satu sel bahan bakar yang palingsederhana adalah reaksi antara H2 dan O2 menjadi air. Di alam reaksi ini tidak akan berlangsung, tetapi pada sel bahan bakar dibantu dengan larutan basa panas.
Gas H2 dialirkan pada karbon yang berpori (sebagai anoda) ditambah platina sebagai katalis, sedangkan gas O2 yang juga dialirkan pada karbon disisi lain bertindak sebagai katoda.
Reaksi redoks yang terjadi dalam sel :
Anoda : 2H2(g) + 4OH-(aq) ==> 4H2O(l) + 4e
Katoda : O2(g) 2H2O(l) + 4e ==> 4OH-
Reaksi total : 2H2(g) + O2(g) ==> 2H2O
Reaksi yang kelihatannya sederhan ini menghasilkan energi yang besar. Bisanya digunakan sebagai sumber tenaga pada pesawat luar angkasa. Reaksi dilakukan padasuhu tinggi sehingga air nya menguap dan bisa diembunkan kembali sebagai air minum astronot.
Umumnya sel galvani dimanfaatkan manusia sebagai baterai. Dalam baterai terjadi reaksi redoks yang menghasilkan energi listrik, misalnya untuk menyalakan handpjone, senter dan sebagainya.
Dilihat dari reaksi redoks yang terjadi didalam beterai, maka sel Galvani/ sel Volta dibagi menjadi dua yaitu :
1. Sel primer
Reaksi redoks yang berlangsung pada sel primer adalah searah sehingga ketika zat yang dioksidasinya habis, maka baterai sudah tidak bisa digunakan lagi. Berikut beberapa sel Galvani yang termasuk sel primer :
a. Sel kering seng-karbon
Sel ini sering juga disebut sel Leclance, dan merupakan sel primer yang paling banyak digunakan orang. Sel Leclance biasanya digunakan sebagai daya senter, kalkulator, mainan anak-anak dalam lain-lain. Sel ini umumnya oleh masyarakat disebut beterai.
Sel kering seng-karbon terdiri dari batang karbon (grafit) yang tercelup pada campuran NH4Cl, MnO2 dan karbon basah (warna hitam yang ada dalam isi baterai kalau kalian buka baterainya yang berfungsi sebagai katoda). Kemudian bagian bawah dibungkus oleh seng sebagai anoda.
Jika grafitnya dihubungkan dengan seng, maka akan terjadi reaksi redoks sebagai berikut :
Anoda : Zn ==> Zn2+(aq) + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2e ==> Mn2O3 + 2NH3 + H2O
Kelemahan :
Jika dipakai terus-menerus, maka sel akan sangatcepat habis. Hal ini disebabkan karena zat hasil reaksinya menempel di kedua elektroda dan menghalangi terjadinya reaksi redoks. Oleh karena itu, sel Leclance dijual dengan harga yang murah.
b. Baterai alkali
Sel ini juga menggunakan seng sebagai anoda dan MnO2 yang tercelup dalam larutan basa sebagai katoda. Bedanya, seng dibuat sedikit perpori dengan tujuan memperluas permukaan reaksinya. Reaksi redoks yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anoda : Zn(s) + 2OH-(aq) ==> Zn(OH)2 + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2H2O + 2e ==> MnO(OH)(s) + 2OH-
Sel ini lebih tahan lama dibandingkan sel Leclance karena zat hasil reaksi tidak menghalangi kedua elektroda untuk bereaksi.
c. Baterai perak oksida
Pernahkan kalian melihat baterai jam? Yang ukurannya kecil dan harganya mahal! Ya, itulah yang dimaksud dengan baterai perak oksida.
Anoda yang digunakan dalam baterai ini adalah Ag2O yang terletak dibagian bawah sedangkan katodanya adalah seng yang terletak dibagian atas. Kedua elektroda ini dipisah dengan penyekat yang bersifat isolator.
Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anoda : Zn(s) + 2OH-(aq) ==> Zn(OH)2(s) + 2e
Katoda : Ag2O(s) + H2O + 2e ==> aAg(s) + 2OH-(aq)
2. Sel sekunder
a. Sel penyimpanan timbal
Inilah baterai mobil atau motor yang disebut dengan aki. Bagian dalam betrai ini terdiri dari beberapa sel Galvani yang dihubungkan secara seri. Katoda yang digunakan adalah Pb sedangkan anodanya adalah PbO2. Semua anoda dari beberapa sel galvani didalam baterai dihubungkan menjadi satu, begitu juga katodanya.
Anoda dan katodanya tercelup dalam larutan H2SO4 encer. Reaksi redoks yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anoda : Pb + SO42-(aq) ==>PbSO4(s) + 2e
Katoda : PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) + 2e ==> PbSO4 + H2O
Reaksi total : Pb(s) + PbO2 + 4H+(aq) + 3SO42- ==> 2PbSO4 +2H2O
Sepasang sel dalam baterai ini dapat menghasilkan potensial sebesar 2 V. Biasanya didalam sel ada yang terdiri dari 3 pasang atau 6 pasang sel Galvani sehingga masing masing menghasilkan potensial sebesar 6 V dan 12 V.
Jika diberi arus searah, maka PbSO4 nya dapat bereaksi dengan H2O membentuk katoda dan anoda kembali (Pb, PbO2 dan H+) sehingga selnya masih bisa digunakan.
Nah masalahnya adalah, biasanya PbSO4 yang dihasilkan akan melekat di kedua elektroda sehingga sulit di cas. Untuk mengatasi masalah ini, kita bisa mencuci elektrodanya dengan air panas dan mengganti larutan H2SO4 nya. Oleh karena itu, pengguna motor dan mobil harus mengecek keadaan akinya secara berkala agar tetap bisa menghasilkan arus listrik.
b. Sel nikel cadmium
Sel ini menggunakan Cd sebagai anoda dan NiO2 sebagai katoda yang tercelup dalam larutan basa. Reaksi redoks yang terjadi pada sel ini adalah sebagai berikut :
Anoda : Cd(s) + 2OH-(aq) ==> Cd(OH)2(s) + 2e
Katoda : NiO2(s) + 2H2O + 2e ==> Ni(OH)2 + 2OH-(aq)
Reaksi total : Cd(s) + NiO2 + 2H2O ==> Cd(OH2 +Ni(OH)2
Sel ini lebih tahan dibandingkan sel penyimpanan timbal, bentuknya kecil dan mudah dibawa –bawa. Tetapi potensial yang dihasilkan hanya 1,4 V sehingga tidak cocok untuk kendaraan.
c. Sel bahan bakar
Reaksi pembaaran menghasilkan kalor yang dalam sel bahan bakar akan dibuah menjadi energi listrik.
Salah satu sel bahan bakar yang palingsederhana adalah reaksi antara H2 dan O2 menjadi air. Di alam reaksi ini tidak akan berlangsung, tetapi pada sel bahan bakar dibantu dengan larutan basa panas.
Gas H2 dialirkan pada karbon yang berpori (sebagai anoda) ditambah platina sebagai katalis, sedangkan gas O2 yang juga dialirkan pada karbon disisi lain bertindak sebagai katoda.
Reaksi redoks yang terjadi dalam sel :
Anoda : 2H2(g) + 4OH-(aq) ==> 4H2O(l) + 4e
Katoda : O2(g) 2H2O(l) + 4e ==> 4OH-
Reaksi total : 2H2(g) + O2(g) ==> 2H2O
Reaksi yang kelihatannya sederhan ini menghasilkan energi yang besar. Bisanya digunakan sebagai sumber tenaga pada pesawat luar angkasa. Reaksi dilakukan padasuhu tinggi sehingga air nya menguap dan bisa diembunkan kembali sebagai air minum astronot.
Posting Komentar untuk "Sel Galvani/ Sel Volta Sebagai Sumber Energi"