Latar belakangLatar belakang

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

Pemilihan Stainless Steeltype 304 sebagai elektrodasistem BG

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

FLOWCHART PENELITIAN

FLOWCHART PENELITIAN

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

Urutan assembly komponen Brown’s Gas Generator

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

KESIMPULAN

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.

TERIMA KASIH