Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari

Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari

by Wiwin Sumiati

​Deskripsi Singkat ......

​Reaksi redoks spontan dapat digunakan sebagai sumber listrik, alat yang dapat mengubah reaksi kimia menjadi energi listrik disebut sel Volta atau sel Galvani. Sel volta terdiri dari elektroda (katoda dan anoda) dan elektrolit. Elektron mengalir dari anoda menuju katoda. Potensial sel volta dapat ditentukan melalui eksperimen atau dihitung berdasarkan data potensial elektroda standar

Kimia memang memberikan hal-hal yang sangat berguna dalam hidup ini. Baterai dan aki adalah contoh sel volta yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Baterai termasuk sel primer sedangkan aki termasuk sel sekunder. Sel volta dapat juga dibuat dari bahan sederhana yang terdapat dilingkungan, contohnya baterai garam dapur, yang disebut juga baterai seng udara.

1. B​aterai Kering (Sel Leclanche)

​Sel baterai merupakan pengembangan dari sel Leclanche (1839-1882), dengan desain awal yang tetap dipertahankan, yakni sel kering mangan.

​

Baterai ini banyak digunakan untuk senter, radio, dan mainan. Potensial sel sebesar 1,5 V dan menurun sejalan dengan lama pemakaian. Sel Leclanche tidak dapat diisi ulang sehingga disebut sel primer

Komponen B​aterai Kering

Sel kering mangan terdiri dari 3 komponen utama yaitu bungkus dalam zink (Zn) sebagai elektroda negatif (anoda), batang karbon (C) sebagai elektroda positif (katoda) dan pasta MnO₂ dan NH₄Cl yang berperan sebagai elektrolit.

​

​

Pada sel kering, reaksi oksidasi terjadi pada logam seng dan reaksi reduksi terjadi pada karbon yang inert. Elektrolitnya adalah pasta MnO₂, ZnCl₂, NH₄Cl dan karbon hitam

​

​

​Reaksi

​Sel Aki (Accu)

​Aki merupakan sel Volta yang banyak digunakan dalam kendaraan bermotor. Sel aki dapat diisi ulang kembali sehingga disebut sel sekunder

Komponen Aki

Aki disusun dari lempeng timbal (Pb) dan timbal oksida (PbO₂) yang dicelupkan dalam larutan elektrolit, yaitu larutan asam sulfat (H₂SO₄).

Apabila aki memberikan arus maka lempeng timbal bertindak sebagai anoda dan lempeng timbal dioksida (PbO₂) sebagai katoda.

Reaksi Pemakaian Aki

Pada kedua elektrode terbentuk timbal sulfat (PbSO₄). Apabila keping tertutup oleh PbSO₄ dan elektrolitnya telah diencerkan oleh air yang dihasilkan, maka sel akan menjadi kosong. Untuk mengisi kembali, maka elektron harus dialirkan dalam arah yang berlawanan menggunakan sumber listrik dari luar.

Reaksi Pengisian Aki

Pada reaksi di atas, terbentuk H⁺ (aq) dan 2SO₄^2- (aq) dan akan bereaksi menjadi asam sulfat (H₂SO₄). Hal ini akan menambah kadar dan masa jenis larutan. Sehingga larutan menjadi lebih pekat

​3. Baterai Alkaline

​Dalam sel kering alkalin, padatan KOH atau NaOH digunakan sebagai ganti NH₄Cl. Umur sel kering mangan (baterai biasa) diperpendek oleh korosi zink akibat keasaman NH₄Cl. Sedangkan pada sel kering alkali bebas masalah ini karena penggantian NH₄Cl yang bersifat asam dengan KOH/NaOH yang bersifat basa. Jadi umur sel kering alkali lebih panjang. Selain itu juga menyebabkan energi yang lebih kuat dan tahan lama.

​Reaksi pada Baterai Alkaline

​4. Baterai Nikel Kadmium (Ni-Cd)

​Baterai Nikel Cadmium merupakan baterai yang dapat diisi ulang kembali. Baterai ini biasa digunakan pada perangkat elektronik portable, lampu darurat, dll.

Baterai ini menggunakan Cd sebagai anoda dan pasta NiO(OH) sebagai katodanya. Sedangkan elektrolitnya adalah KOH

​Reaksi pada Baterai Nikel Kadmium

​Baterai Litium-Ion (Li-ion)

​Baterai isi ulang lithium ion merupakan baterai generasi baru yang memiliki sejumlah kelebihan dibanding baterai isi ulang generasi sebelumnya. Keunggulan tersebut diantaranya adalah bobot baterai lebih ringan, memiliki densitas energi besar, self discharge (energi yang hilang) sangat kecil, tidak bersifat memory effect, umur pakainya lama, tidak memerlukan perawatan khusus, aman dalam penggunaan dan limbahnya lebih ramah terhadap lingkungan.

​Komponen Baterai Litium-Ion (Li-ion)

​Secara umum bagian utama dari sistem baterai lithium-ion terdiri dari anoda, katoda, separator dan elektrolit seperti diperlihatkan pada Gambar

​Proses Pemakaian dan Pengisian Baterai Litium-ion

​Pada saat baterai diisi, ion lithium dilepaskan dari katoda dan berdifusi menuju anoda melewati media elektrolit dan separator.

Selama proses tersebut, elektron mengalir dari katoda menuju anoda dengan bantuan sumber tegangan eksternal. Pada proses ini terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Sebaliknya pada proses pengosongan,

ion lithium dilepaskan dari anoda dan berdifusi menuju katoda. Pada proses tersebut elektron mengalir melalui rangkaian luar dari anoda menuju katoda, sehingga terjadi konversi energi dari kimia menjadi listrik.

​Reaksi Pada Baterai Litium-ion

​Quiz Time

​Bacalah soal dengan Teliti, kemudian pilihlah jawaban yang paling benar dengan memperhatikan waktu pada masing-masing pertanyaan

Multiple Choice

Pernyataan yang benar tentang Anoda dan Katoda

• anoda kutub positif

• katoda kutub negatif

• anoda tempat oksidasi

• katoda tempat oksidasi

• katoda dan anoda tempat reaksi oksidasi

Multiple Choice

Perhatikan data sel elektrokimia dalam kehidupan sehari-hari berikut.

(1) baterai alkalin

(2) sel penyepuhan

(3) aki

(4) reaktor nuklir

(5) sel kering zink-karbon

Yang termasuk sel galvani (sel volta) adalah…

• (1) dan (2)

• (1) dan (4)

• (2) dan (3)

• (2) dan (5)

• (3) dan (5)

Multiple Choice

Sel volta mengubah ….

• energi kimia menjadi energi mekanik

• energi listrik menjadi kimia

• energi kimia menjadi energi listrik

• energi listrik menjadi reaksi kimia

• energi mekanik menjadi energi listrik

Multiple Choice

Perhatikan beberapa fakta-fakta tentang baterai berikut :

(1) Bungkus dalam baterai berupa zink (Zn) sebagai elektroda positif

(2) Batang karbon (C) sebagai katoda

(3) Elektrolit menggunakan pasta MnO₂ dan NH₄Cl

(4) Reaksi oksidasi terjadi pada logam seng

(5) Reaksi reduksi terjadi pada karbon dan seng luar

Pernyataan yang benar tentang sel baterai sebagai sel kering adalah …

• 1,2,3

• 2,3,4

• 2,3,5

• 1,2,4

• 3,4,5

Multiple Choice

Fakta-fakta yang mendukung bahwa sel aki merupakan sel sekunder adalah … .

• Sel aki disusun dari lempeng timbal (Pb) dan timbal oksida (PbO₂)

• Sel aki menggunakan larutan asam sulfat (H₂SO₄) sebagai elektrolit

• Apabila aki sedang digunakan maka lempeng timbal bertindak sebagai anoda

• Lempeng timbal dioksida (PbO₂) pada aki merupakan elektroda positif

• Sel aki dapat diisi ulang walaupun elektrolitnya telah diencerkan oleh air dan keping tertutup oleh PbSO₄

Multiple Choice

Beberapa alat yang menggunakan prinsip kerja sel volta adalah...

• accu dan baterai,

• accu dan strika

• baterai dan AC

• Televisi dan kipas angin

• baterai dan dinamo

Multiple Choice

Perhatikan gambar berikut!

Yang bukan termasuk contoh sel Volta yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari adalah ....

Multiple Choice

1. Pada katode terjadi reaksi reduksi

2. Pada anode terjadi reaksi oksidasi

3. Pada sel volta, katode termasuk elektrode negative

4. Logam yang memiliki potensial lebih tinggi berperan sebagai elektrode positif

5. Logam yang memiliki potensial lebih rendah berperan sebagai elektrode negatif

Dari pernyataan di atas yang tidak sesuai dengan kaidah sel volta adalah ...

• 1

• 2

• 3

• 4

• 5

Multiple Choice

Perhatikan gambar!

Peristiwa tersebut bisa dilakukan, apabila menggunakan sel Volta berupa ...

• sel kering/sel Leclanche

• sel sekunder

• sel tersier

• sel primer

• sel kuartener

Multiple Choice

Pada Sel Volta, Elektroda tempat terjadinya reaksi Reduksi adalah

• Anoda

• Katoda

• Jembatan Garam

• Elektrolit

• Kutub Negatif

Multiple Choice

Pada sel Volta tersebut, yang bertindak sebagai anoda adalah ....

• PbSO₄

• PbO₂

• Pb

• H₂SO₄

• Pb dan PbSO₄

Multiple Choice

Pada sel kering ini, yang bertindak sebagai katoda adalah ....

• Au

• Al

• Cu

• C

• Zn

Multiple Choice

Suatu sel baterai dibuat menggunakan elektroda seng dan karbon serta elektroda pasta MnO₂ dan NH₄Cl, Reaksi yang mungkin terjadi pada elektroda negatif dari sel baterai tersebut adalah …

• Zn_(s) $$\rightarrow$$  Zn²_(aq) + 2e^-

• 2H₂O_(l) → O_{2 (g)} + 4H⁺ _(aq) + 4e^-

• 4H⁺_(aq) + 4e^- → H_{2 (g)}

• Zn²⁺_(aq) + 2e^- → Zn_(s)

• C_(s) → C^4- _(aq) + 4e^-

Multiple Choice

Bahan yang digunakan sebagai elekttode pada sel aki (accu) adalah

• Pt dan C

• Zn dan C

• Pb dan PbO₂

• Zn dan Cu

• Cu dan PbO₂

Multiple Choice

Aki mobil mempunyai elektroda Pb dan PbO₂.

Sewaktu aki menghasilkan arus listrik terjadi perubahan ….

• Pb menjadi PbSO₄, sedangkan PbO₂ tetap

• Pb menjadi PbO dan PbO₂ menjadi Pb₃O₄

• Pb dan PbO₂ keduanya menjadi PbSO₄

• Pb menjadi Pb₃O₄, dan PbO₂ menjadi PbO

• Pb dan PbO keduanya menjadi PbO