Jenis Baterai Sel Primer , Sel Sekunder dan Sel Bahan Bakar (Materi elektrokimia)

Baterai Sel Primer 1. Sel Kering atau Sel Leclance yang meliputi: a. Katoda : Karbon, b. Anoda :Zn, dan c. Elektrolit : Campuran berupa pasta : MnO₂ + NH₄Cl + sedikit Air;

Cara Kerjanya:

Baterai tersebut terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari campuran batu kawi MnO2, salmiak NH4Cl karbon C dan sedikit air. Seng berfungsi sebagai anode dan grafit yang dicelupkan ditengah-tengah pasta sebagai elektroda inert yang merupakan katode. Pasta itu sendiri berfungsi sebagai oksidator. Reaksi rumit tersebut di sederhanakan menjadi:
Anoda: Zn(s)—-> Zn2+ (aq) + 2e
Katoda : 2MnO2 (s) + 2NH4+ (aq) + 2e —->Mn2O3 (s) + 2NH3 (aq) + H2O (l)
Zn(s) + 2NH4+(aq) + 2MnO2 (s)—-> Zn2+ (aq) + Mn2O3 (s)+ 2NH3 (aq) + H2O (l)
Potensial satu sel Leclanche adalah 1,5 volt. Namun sel Leclanche tidak dapat di isi kembali. Baterai kering jenis “alkaline” pada dasarnya sama dengan sel Leclanche tapi bersifat basa karena menggunakan KOH menggantikan NH4Cl dalam pasta. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Anode : Zn (s) + 2OH (aq)—-> Zn(OH)2 + 2e
Katoda : 2MnO2(s) + 2H2O (l) +2e—-> 2MnO(OH)(s) + 2OH- Potensial dari baterai “alkaline” juga 1,5 volt, tetapi baterai ini dapat bertahan lebih lama. AAA adalah baterai berukuran panjang 44,5 mm dan diameter 10,5 mm dan memiliki berat sekitar 11,5 gram. Baterai alkalin ukuran ini memiliki tegangan 1,5 volt dan kuat arus dari 900 sampai 1.155 Ampere. Baterai Nikel logam hidrida (NiMH) ukuran ini dapat menyimpan sampai 1000 mAh dengan tegangan 1,2 Volt. Baterai AAA juga memiliki kode lainnya seperti LR03 (IEC), 24A (ANSI/NEDA), R03, MN2400, AM4, UM4, HP16, atau mikro. Baterai berukuran AAA umum digunakan dalam alat elektronik kecil seperti remote control, pemutar MP3 dan kamera digital.

2. Baterai merkuri yang meliputi : a.Anode: logam seng (Zn), b.Katode: merkuri oksida (HgO), c.Zat elektrolit: KOH, pasta dan sedikit air;

Cara Kerjanya:

Sel Volta yang lain adalah sel merkuri atau disebut juga baterai kancing jenis Ruben-Mallory. Sel jenis ini banyak digunakan untuk baterai arloji, kalkulator, dan komputer. Baterai merkuri ini telah dilarang penggunaannya dan ditarik dari peredaran sebab bahaya yang dikandungnya (logam berat merkuri). Baterai kancing ini terdiri atas seng (anode) dan merkuri(II) oksida (katode). Kedua elektrode tersebut berupa serbuk padat. Ruang di antara kedua elektrode diisi dengan bahan penyerap yang mengandung elektrolit kalium hidroksida (basa, alkalin). Reaksi redoks yang terjadi dalam sel adalah sebagai berikut.

Zn(s)+2OH^–(aq) →ZnO(s)+H₂O(l)+2e^– (anode)

HgO(s)+H₂O(l)+2e^– →Hg(l)+2OH^–(aq) (katode)

Potensial sel yang dihasilkan adalah 1,35 V.

Sel ini juga banyak digunakan sebagai sumber arus pada alat-alat elektronik yang kecil. Misalnya jam tangan dan kalkulator kecil.

Baterai Sel Sekunder

3. Sel Aki yang meliputi: a. Katoda: PbO₂, b. Anoda : Pb, c. Elektrolit: Larutan H2SO4, dan d. Sel sekunder;

Cara kerjanya:

Saat baterai mengeluarkan arus

1. Oksigen (O) pada pelat positif terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan hidrogen (H) pada cairan elektrolit yang secara perlahan-lahan keduanya bergabung/berubah menjadi air (H20).
2. Asam (SO4) pada cairan elektrolit bergabung dengan timah (Pb) di pelat positif maupun pelat negatif sehigga menempel dikedua pelat tersebut.
Reaksi ini akan berlangsung terus sampai isi (tenaga baterai) habis alias dalam keadaan discharge.
Pada saat baterai dalam keadaan discharge maka hampir semua asam melekat pada pelat-pelat dalam sel sehingga cairan eletrolit konsentrasinya sangat rendah dan hampir melulu hanya terdiri dari air (H2O), akibatnya berat jenis cairan menurun menjadi sekitar 1,1 kg/dm3 dan ini mendekati berat jenis air yang 1 kg/dm3. Sedangkan baterai yang masih berkapasitas penuh berat jenisnya sekitar 1,285 kg/dm3. Nah, dengan perbedaan berat jenis inilah kapasitas isi baterai bisa diketahui apakah masih penuh atau sudah berkurang yaitu dengan menggunakan alat hidrometer. Hidrometer ini merupakan salah satu alat yang wajib ada di bengkel aki (bengkel yang menyediakan jasa setrum/cas aki). Selain itu pada saat baterai dalam keadaan discharge maka 85% cairan elektrolit terdiri dari air (H2O) dimana air ini bisa membeku, bak baterai pecah dan pelat-pelat menjadi rusak.
Saat baterai menerima arus
Baterai yang menerima arus adalah baterai yang sedang disetrum/dicas alias sedang diisi dengan cara dialirkan listrik DC, dimana kutup positif baterai dihubungkan dengan arus listrik positif dan kutub negatif dihubungkan dengan arus listrik negatif. Tegangan yang dialiri biasanya sama dengan tegangan total yang dimiliki baterai, artinya baterai 12 V dialiri tegangan 12 V DC, baterai 6 V dialiri tegangan 6 V DC, dan dua baterai 12 V yang dihubungkan secara seri dialiri tegangan 24 V DC (baterai yang duhubungkan seri total tegangannya adalah jumlah dari masing-maing tegangan baterai: Voltase1 + Voltase2 = Voltasetotal). Hal ini bisa ditemukan di bengkel aki dimana ada beberapa baterai yang duhubungkan secara seri dan semuanya disetrum sekaligus. Berapa kuat arus (ampere) yang harus dialiri bergantung juga dari kapasitas yang dimiliki baterai tersebut (penjelasan tentang ini bisa ditemukan di bagian bawah).
Konsekuensinya, proses penerimaan arus ini berlawanan dengan proses pengeluaran arus, yaitu :1. Oksigen (O) dalam air (H2O) terlepas karena bereaksi/bersenyawa/bergabung dengan timah (Pb) pada pelat positif dan secara perlahan-lahan kembali menjadi oksida timah colat (PbO2).2. Asam (SO4) yang menempel pada kedua pelat (pelat positif maupun negatif) terlepas dan bergabung dengan hidrogen (H) pada air (H2O) di dalam cairan elektrolit dan kembali terbentuk menjadi asam sulfat (H2SO4) sebagai cairan elektrolit. Akibatnya berat jenis cairan elektrolit bertambah menjadi sekitar 1,285 (pada baterai yang terisi penuh).
Kegunaannya biasa dipakai sebagai sumber listrik di motor, mobil atau barang elktronik yang agak besar karena bisa di isi ulang.

4. Baterai Ni – Cd yang meliputi: a. Katoda : NiO₂ dengan sedikit air, dan b. Anoda : Cd;

Cara Kerjanya:

Komponen penyusun baterai NiCd adalah elektroda positif (Nikel hidrat (NiOOH)), elektroda negatif (Cadmium), separator (berserat-serat/fibrous), case (sebagai pelindung baterai), sealing plate (menjaga sistem dari interferensi zat lain seperti CO₂, yang dapat bereaksi dengan 2KOH membentuk K₂CO_3, dan menyebabkan terbentuknya CdCO₃, yang keduanya dapat mengganggu siklus dalam baterai), insulation ring, dan insulation gasket.

            kedua elektroda dalam baterai NiCd dipisahkan oleh separator yang berserat dan memungkinkan gas untuk melaluinya. Menurut pengamatan Anna Cyganowski pada baterai Sanyo Cadnica KR-1300 SC (1.2 V, 1300 mAh) berusia 10 tahun dengan menggunakan mikroskop optis Leitz perbesaran 3 hingga 25 kali, bahan penyusun separator adalah polypropylene/polyamine, seperti nylon.

Fungsi/kegunaan sama seperti baterai kering hanya bisa di charge.

5. Sel Bahan Bakar yang meliputi: a. Elektroda : Ni, b. Elektrolit : Larutan KOH, dan c. Bahan Bakar : H₂ dan O₂ ; 

Cara Kerjanya:

Sebagai bahan bakar disini adalah H₂ dan O₂ yang masing-masing dimasukkan ke kutub negative (anoda) dan kutub positif (katoda). Setiap kutub berpori dan diantara anoda dan katoda ini terdapat larutan KOH. Larutan KOH menghasilkan ion negative OH^- pada kutub negative anoda berpori yang bertemu dengan gas hydrogen H₂, akan beraksi menjadi H₂O dan melepas e- sehingga anoda mendapat electron yang bermuatan negative. Elektron-elektron ini kemudian mengalir ke beban dan sampai ke kutub positif katoda. Di katoda, electron tersebut bertemu dengan oksigen O₂ yang dimasukkan ke kutub positif katoda sehingga electron bersama O₂ dan H₂O (dari larutan KOH) menghasilkan ion negatuf OH^- yang selanjutnya akan digunakan untuk menghasilkan electron pada kutub negative anoda.

Sel ini digunakan sebagai sumber arus pada pesawat ruang angkasa.

Kata kunci: contoh baterai sel primer, contoh baterai sel sekunder , contoh baterai sel bahan bakar , yang dimaksud , cara kerja , anoda , katoda , elktrolit , elektrokimia , kelas XII , fungsi dari baterai primer , sekunder, bahan bakar

Posted in: kimia,Pelajaran,tugas