APLIKASI SEL VOLTA (Tugas Kimia Fisik II)

APLIKASI SEL VOLTA

3 contoh sel volta dalam kehidupan sehari – hari :

1. Baterai Kering

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 Reaksi yang terjadi pada sel kering

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 → Zn2+  + 2 e-

b. Elektron yang dilepaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode karbon.

c. Elektron-elektron pada elektrode karbon mereduksi Mn O2 dan NH4  menjadi Mn2O3 dan NH3.

2. Aki

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) merupakan contoh sel Volta sekunder Cara kerja sel aki:

1. 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)

2. Elektron yang dibebaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode PbO2.
3. 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) + SO2- (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) + 2H+ + 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 termasuk jenis sel bahan bakar. Cara kerja sel ini adalah

1. Gas hidrogen yang dialirkan pada pelat nikel berpori teroksidasi membentuk H2O. 2 H2 + 4 OH- → 4 H2O + 4 e-
2. Elektron yang dibebaskan bergerak melalui kawat penghantar menuju elektrode nikel oksida.
3. Pada elektrode nikel oksida elektron mereduksi O2 menjadi OH-.         O2 + 2 H2O + 4e- → 4OH-  . Reaksi yang terjadi pada sel ini sebagai berikut.

Anode : 2 H2(g) + 4OH-(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. Kesimpulan : Sel Volta mengubah energy kimia menjadi energy listrik. Pada  Sel Volta tersusun dari setengah sel katode dan setengah sel anode dalm larutannya.

Penerapan Sel Volta dapat kita jumpai pada Baterai Kering, Aki, dan sel Bahan Bakar. Reaksi yang terjadi pada baterai kering yaitu, Anode  : Zn(s) → Zn2+(aq) + 2 e-                                  Katode : 2 MnO2(s) + 2NH4+(aq) + 2 e-  → Mn2O3(s) + 2NH3(g) + H2O(l)                Reaksi  : Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH4+(aq)→ Mn2O3 (s) + Zn2+(aq) + 2 NH3(g) + H2O(l)

Sedangkan Reaksi yang terjadi pada aki yaitu,                       Anode : Pb(s) + SO42- (aq) → PbSO4(s) + 2 e-                                                              Katode: PbO2(s) + H2SO4(aq) + 2 H+ + 2 e- → PbSO4(s) + 2H2O(l)                     Reaksi : Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4 → 2PbSO4(s) + 2H2O

Dan reaksi yang terjadi pada sel bahan bakar yaitu,                                  Anode :  2 H2(g) + 4OH-(aq)       → 4 H2O(l) + 4 e-                        Katode : O2    (g) + 2 H2O(l) + 4e-  → 4 OH-(aq)                                 Reaksi :  2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l)