PRAKTIKUM EFISIENSI FUEL CELL
Untuk Memenuhi Tugas Praktikum Pembangkit Tenaga Listrik Energi Terbarukan
Disusun Oleh : Kelompok 6 Rahmad Hidayat
(061330310165)
Rizani Firdaus
(061330310166)
Kelas : 4LA
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG 2015
EFISIENSI FUEL CELL
1. PENDAHULUAN Setiap sistem teknis mempunyai parameter masukan (input) dan keluaran (output). Karena suatu sistem konversi energi, jumlah pasti dari suatu energi adalah masing-masing masukan (input) dan keluaran (output). Tidak jarang, masukan (input) dan keluaran (output) suatu energi dibuat dalam bentuk yang berbeda. Misalnya, sebuah fuel cell disuplai dengan energi kimia dalam bentuk bahan bakar. Seperti yang kamu telah ketahui, bagaimanapun, parameter keluaran (output) dari sebuah cell termasuk energi listrik. Produksi dari energi listrik adalah alasan mengapa kita menggunakan fuel cell. Semua parameter keluaran lainnya adalah yang kedua dan, sebenarnya, kadang-kadang hanya Dalam beberapa aplikasi fuel cell, misalnya, panas yang timbul sebagai hasil harus hilang melalui mekanisme pendinginan yang tepat. Walaupun hasil panas ini benar-benar tidak berguna, tidak dapat dihindari selama proses penghasilan energi listrik. Parameter masukan fuel cell terdiri dari H2 dan O2. H2 mempunyai nilai kalor yang tetap. Jika jumlah H2 yang terbakar selama periode waktu tertentu diketahui, bisa digunakan untuk menghitung nilai daya. Akan tetapi, daya listrik yang dihasilkan benar-benar atas dasar parameter masukan kurang dari nilai ini, perbedaan yang dibuat dari limbah panas dan air. Untuk mengevaluasi efisiensi fuel cell, daya keluaran bersih (listrik) dibagi oleh daya masukan. Hasilnya berupa angka berkisar antara 0 dan 1.
Efisiensi juga bisa dihitung dengan membagi daya keluaran dengan daya masukan.
Ƞ kadang-kadang dikali dengan 100 dan dijadikan persentase. Dengan demikian, efisiensi yang dinyatakan dalam persentase tidak dapat mencapai 100%.
1.1 Menghitung Efisiensi Fuel Cell Untuk menghitung efisiensi sebuah fuel cell, kita memperhitungkan nilai energinya. Energi yang berguna adalah listrik dan dihitung sebagai berikut.
Keterangan
: Wel = Energi listrik U = tegangan t = waktu
Bagaimanapun, energi masukannya adalah energi kimia. Dihitung dari nilai kalor material masukan dan volume yang dikonsumsi.
Keterangan
: Wch = Energi kimia HH2 = Nilai kalor hidrogen V = Volume yang dikonsumsi
Hidrogen mempunyai nilai kalor tetap :
Pada keadaan fuel cell kita, dikonversikan menjadi ml :
Efisiensi ini dihitung sebagai berikut :
Keterangan
: Wel = energi listrik U = tegangan I = arus t = waktu Wch = energi kimia HH2 = nilai kalor hidrogen V = Volume yang dikonsumsi
Contoh : Sebuah fuel cell menyuplai arus 1 A pada tegangan 65 V selama periode 180 detik. 23 ml dari H2 dikonsumsi dalam prosesnya. Berapa efisiensi fuel cell?
2. TUJUAN PERCOBAAN Pada percobaan ini, kita akan mendapatkan efisiensi sebuah fuel cell.
3. PENGATURAN PERCOBAAN Untuk membuktikan efisiensi sebuah fuel cell, kita harus mengetahui tingkat rugi-rugi suatu sistem.
Pengaturan dasar dibutuhkan disini.
Tegangan melalui resistor variabel akan diukur pada channel A, dan arus melalui resistor pada channel B. Persiapkan sambungan listrik untuk pecobaan ini. Selama percobaan, tabungnya untuk menyuplai variabel resistor dengan energi. Persiapkan sambungan yang dibutuhkan untuk kedua fuel cell untuk dioperasikan secara paralel. Jangan tutup dulu rangkaian listriknya, rangkaian tertutup akan dilakukan pada langkah berikutnya.
4. LANGKAH KERJA
Buka tabungnya. Buka perangkat nyata Voltmeter A dan Ammeter B melalui menu Instrument | Measuring devices. Amati nilai hambatan shunt nya.
Buka perangkat nyata Electrolyzer melalui menu Instrument.
4.1 Perhitungan Konsumsi H2
Penuhi tabung H2 dengan 60 ml hidrogen. Tutup rangkaian listrik dengan resistor variabel dan atur dengan cepat hingga arus 1000 mA mengalir melaluinya. Cetak nilai arus dan tegangan resistor variabel ke dalam bagian evaluasi. Catat konsumsi H2 selama 180 detik (3 menit) ke dalam bagian evaluasi. Apabila perhitungan telah lengkap, buka lagi rangkaiannya dengan resistor variabel. Buka sistem dan ulangi perhitungan 3 kali untuk menghasilkan nilai ratarata pada bagian evaluasi nanti. Hitung efisiensinya pada bagian evaluasi.
5. EVALUASI
Sebagai pengingat, ini adalah persamaan untuk menghitung efisiensi.
Keterangan
: Wel = Energi listrik U = Tegangan I = Arus t = Waktu Weh = Energi Kimia HH2 = Nilai kalor hidrogen V = Volume yang dikonsumsi
Selama 180 detik, hubungan paralel tabung menyuplai arus sebesar 1000mA pada tegangan 0,41V. Perhitungan pertama jumlah konsumsi hidrogen sebesar 22 ml. Perhitungan Kedua jumlah konsumsi hidrogen sebesar 24 ml. Perhitungan ketiga jumlah konsumsi hidrogen sebesar 24 ml. Secara konsekuen, rata-rata konsumsi H2 sebesar 23.3 ml. Pada percobaan sebelumnya, tingkat rugi-rugi didapatkan sebesar 0,4 ml/min. Penghitungan pada percobaan yang baru berlangsung selama 3 menit. Oleh karena itu, rata-rata konsumsi H2 harus dikurangi oleh rugirugi sebesar 1,2 ml. Hasil dalam pengurangan konsumsi yaitu 22 ml. Efisiensi sebuah fuel cell setelah dihitung adalah 0.30 dalam desimal, dan 30% dalam persentase.
EFISIENSI TOTAL
1. PENDAHULUAN Setiap sistem teknis mempunyai parameter masukan (input) dan keluaran (output). Karena suatu sistem konversi energi, jumlah pasti dari suatu energi adalah masukan (input) dan keluaran (output) respectively. Tidak jarang, masukan (input) dan keluaran (output) suatu energi dibuat dalam bentuk yang berbeda. Misalnya, sebuah fuel cell disuplai dengan energi kimia dalam bentuk bahan bakar. Seperti yang kamu telah ketahui, bagaimanapun, parameter keluaran (output) dari sebuah cell termasuk energi listrik. Produksi dari energi listrik adalah alasan mengapa kita menggunakan fuel cell. Semua parameter keluaran lainnya adalah yang kedua dan, sebenarnya, kadang-kadang hanya Dalam beberapa aplikasi fuel cell, misalnya, panas yang timbul sebagai hasil harus hilang melalui mekanisme pendinginan yang tepat. Walaupun hasil panas ini benar-benar tidak berguna, tidak dapat dihindari selama proses penghasilan energi listrik. Parameter masukan fuel cell terdiri dari H2 dan O2. H2 mempunyai nilai kalor yang tetap. Jika jumlah H2 yang terbakar selama periode waktu tertentu diketahui, bisa digunakan untuk menghitung nilai daya. Akan tetapi, daya listrik yang dihasilkan benar-benar atas dasar parameter masukan kurang dari nilai ini, perbedaan yang dibuat dari limbah panas dan air. Untuk mengevaluasi efisiensi fuel cell, daya keluaran bersih (listrik) dibagi oleh daya masukan. Hasilnya berupa angka berkisar antara 0 dan 1.
Efisiensi juga bisa dihitung dengan membagi daya keluaran dengan daya masukan.
Ƞ kadang-kadang dikali dengan 100 dan dijadikan persentase. Dengan demikian, efisiensi yang dinyatakan dalam persentase tidak dapat mencapai 100%. Pada percobaan ini, kita akan mendapatkan efisiensi total (keseluruhan) dari sebuah sistem yang diuji pada course Uni Train-I. Karena sub-sistem terdiri dari sebuah electrolyzer dan fuel cell dilibatkan disana, terlebih dahulu kita harus
mendapatkan efisiensi electrolyzer. Nilai rugi-rugi dari sistem tersebut harus diketahui untuk melakukan percobaan ini.
1.1 Menghitung Efisiensi Fuel Cell Untuk menghitung efisiensi sebuah fuel cell, kita memperhitungkan nilai energinya. Energi yang berguna adalah listrik dan dihitung sebagai berikut.
Keterangan
: Wel = Energi listrik U = Tegangan t
= Waktu
Bagaimanapun, energi masukannya adalah energi kimia. Dihitung dari nilai kalor material masukan dan volume yang dikonsumsi.
Keterangan
: Wch = Energi kimia HH2 = Nilai kalor hidrogen V = Volume yang dikonsumsi
Hidrogen mempunyai nilai kalor tetap :
Pada keadaan fuel cell kita, dikonversikan menjadi ml :
Efisiensi ini dihitung sebagai berikut :
Keterangan
: Wel = energi listrik U = tegangan I = arus t = waktu Wch = energi kimia HH2 = nilai kalor hidrogen V = Volume yang dikonsumsi
Contoh : Sebuah fuel cell menyuplai arus 1 A pada tegangan 65 V selama periode 180 detik. 23 ml dari H2 dikonsumsi dalam prosesnya. Berapa efisiensi fuel cell?
2. TUJUAN PERCOBAAN Mendapatkan efisiensi total (keseluruhan) dari sebuah sistem.
3. PENGATURAN PERCOBAAN
Pengaturan dasar dibutuhkan disini.
Tegangan melalui electrolyzer akan diukur pada channel A, dan arus melalui electrolyzer pada channel B. Persiapkan sambungan listrik untuk pecobaan ini.
4. Langkah Kerja
Buka perangkat nyata Voltmeter A dan Ammeter B melalui menu Instrument | Measuring devices. Amati nilai hambatan shunt nya.
Buka perangkat nyata Electrolyzer melalui menu Instrument.
4.1 Pengukuran produksi H2 sebagai sebuah fungsi waktu.
Atur level air dalam tabung H2 hingga 0 ml. Atur electrolyzer pada arus 1.2 A. Tunggu hingga langkah berikutnya sebelum menghidupkannya. Mulai menghitung waktu secepatnya setelah mengaktifkan electrolyzer. Salin nilai arus dan tegangan electrolyzer ke dalam bagian evaluasi. Untuk tujuan ini, baca nilai yang diindikasikan oleh Voltmeter A dan Ammeter B. Catat produksi H2 pada electrolyzer selama 240 detik (4 menit) pada bagian evaluasi. Non-aktifkan (matikan) electrolyzer. Atur ulang level pada tabung H2 hingga 0 ml, dan ulangi pengukuran hingga tiga kali untuk membentuk nilai rata-rata padda bagian evaluasi nanti. Memperbaiki nilai rata-rata yang telah didapatkan dengan nilai rugi-rugi. Hitung efisiensi electrolyzer pada bagian evaluasi. Terakhir, hitung keseluruhan efisiensi pada bagian evaluasi.
5. EVALUASI
Kita sudah mengetahui rumus untuk menghitung efisiensi sebuah fuel cell. Pada electrolyzer, bagaimanapun, parameter masukan mengandung energi listrik sementara parameter keluaran mengandung energi kimia. Untuk mendapatkan efisiensi electrolyzer, pembilang dan pembagi pada rumus awal harus dibalik.
Keterangan
: Wel = Energi listrik U = Tegangan I = Arus t = Waktu Weh = Energi Kimia HH2 = Nilai kalor hidrogen V = Volume yang dikonsumsi
Electrolyzer telah dioperasikan tiga kali pada tegangan 1.8 V dan arus 1.2 selama 240 detik (4 menit). Pada percobaan pertama, diproduksi volume hidrogen 35 ml. Pada percobaan kedua, diproduksi volume hidrogen 35 ml. Pada percobaan ketiga, diproduksi volume hidrogen 36 ml. Berdasarkan hasil tersebut, diperoleh volume rata-rata 35.3 ml. Pada percobaan sebelumnya, tingkat rugi-rugi didapat yaitu 0.4 ml/min. Pengukuran pada percobaan ini berlangsung selama 4 menit. Oleh karena itu, rata-rata produksi H2 harus diperbaiki oleh rugi-rugi sebesar 1.6 ml. Hasil produksi bersih adalah 33.7 ml. Untuk keseluruhan efisien agar dapat dihitung, efisiensi electrolyzer harus diketahui. Yaitu 0.79 dalam bentuk desimal, dan 79% dalam bentuk persentase. Pada percobaan sebelumnya, efisiensi fuel cell didapat yaitu 0.30. Efisiensi dari seluruh sistem terdiri dari electrolyzer dan fuel cell adalah 0.54 atau 54%.
