Elemen Primer dan Sekunder

Elemen Primer dan Sekunder

A. Elemen Primer

1.   Baterai

·         Anode : Batang Karbon (C)

·         Katode : Seng (Zn)

·         Elektrolit : Amonium Klorida (NH4CL)

·         Dispolisator : Mangan Dioksida (MNO2)

Cara Kerja : Campuran mangan dioksida berfungsi sebagai zat pelindung elektrolit. Di antara lapisan paling luar yaitu seng berfungsi sebagai kutub negatif dan campuran mangan dioksida terdapat pasta amonium klorida yang berfungsi sebagai elektrolit. Di antara kutub positif dan kutub negatif ini terdapat beda potensial. Beda potensial inilah yang menyebabkan baterai tersebut dapat mengalirkan arus listrik jika dipasangkan secara benar dalam sebuah rangkaian. Suatu saat, karbon dan elektrolit dari baterai akan habis sehingga baterai tersebut tidak dapat menghasilkan arus listrik. Baterai termasuk sumber arus listrik yang tidak dapat diisi ulang.

2.   Elemen Volta

·         Anode : Tembaga (Cu)

·         Katode : Seng (Zn)

·         Elektrolit : Asam Sulfat (H2SO4)

Cara kerja : Elemen volta terdiri atas tabung kaca yang berisi larutan asam sulfat (H2SO4) dan sebagai anoda adalah logam Cu (tembaga) sedangkan kutub negatif adalah Zn (seng). Jika elektroda-elektroda seng dan tembaga dimasukkan ke dalam larutan asam sulfat, akan terjadi reaksi kimia yang menyebabkan lempeng tembaga bermuatan listrik positif dan lempeng seng bermuatan listrik negatif. Hal ini menunjukkan bahwa lempeng tembaga memiliki potensial lebih tinggi daripada potensial lempeng seng. Elektron akan mengalir dari lempeng seng menuju lempeng tembaga. Jika kedua lempeng ini dirangkaikan dengan lampu, arus akan mengalir dari lempeng tembaga ke lempeng seng sehingga lampu akan menyala. Namun, aliran arus listrik ini tidak berlangsung lama sehingga lampu akan padam. Hal ini dikarenakan gelembung-gelembung gas hidrogen yang dihasilkan oleh asam sulfat (H2SO4) akan menempel pada lempeng tembaga. Gelembung gas hidrogen ini akan menghambat aliran elektron. Kamu telah mengetahui bahwa arus listrik adalah aliran elektron-elektron sehingga jika aliran elektron ini terhambat, tidak akan ada arus yang mengalir. Peristiwa ini disebut polarisasi. Dengan kata lain, polarisasi adalah peristiwa tertutupnya elektroda elemen oleh hasil reaksi yang mengendap pada elektroda tersebut.

3.   Elemen Daniell

·         Anode : Seng (Zn)

·         Katode : Tembaga (Cu)

·         Elektrolit : Asam Sulfat (H2SO4)

·         Dispolisator : Tembaga Sulfat

Cara kerja : Cara kerja elemen daniell pada dasarnya sama dengan cara kerja elemen volta. Namun pada elemen daniell ditambahkan larutan tembaga sulfat (CuSO4) untuk mencegah terjadi polarisasi, yang dinamakan depolarisator sehingga usia elemen dapat lebih lama.

4.   Elemen Leclanche

·         Anode : Seng (Zn)

·         Katode : Tembaga (Cu)

·         Elektrolit : Amonium Klorida

Cara kerja : Elemen ini terdiri dari bejana kaca dan berisi karbon ( C ) sebagai elektroda positif , batang seng ( Zn ) sebagai elektroda negatif , larutan amonium klorida ( NH4CI ) sebagai elektrolit dan depolarisator mangandioksida ( MnO2 ) bercampur serbuk karbon ( C ) dalam bejana berpori.Bila ion - ion seng masuk dalam larutan amonium klorida,maka batang seng akan negatif terhadap larutan itu.Amonium klorida memberikan ion-ion amonium yang bermuatan positif yang menembus bejana berpori menuju batang karbon.Ion-ion itu memberikan muatan positifnya kepada batang karbon dan terurai menjadi amoniak ( Nh3 ) dan gas hidrogen ( H2 ).Elemen Leclanche dapat menghasilkan tegangan listrik sekitar 1,5V.Elemen ini tidak mengandung asam yang berbahaya dan pelopor dari sumber arus listrik potable yang sering dikenal dengan baterai.

B.    Elemen Sekunder

1.   Akumulator

·         Anode : Timbal Dioksida (PbO2)

·         Katode : Timbal Murni (Pb)

·         Elektrolit : Asam Sulfat (H2SO4)

Cara kerja : Ketika accumulator digunakan terjadi :

- perubahan energi kimia menjadi energi listrik

- Reaksi kimia : PbO2 + Pb + 2 H2SO4 2PbSO4 + 2H2O

Timbal diosida dan timbal mejadi timbal sulfat. Dalam reaksi ini dilepaskan electron-elektron sehingga arus listrik mengalir pada penghantar luar dari kutub + ke kutub -. Reaksi kimia yang terjadi mengencerkan asam sulfat sehingga massa jenisnya berkurang. Pada nilai massa jenis tertentu, aki tidak dapat menghasilkan muatan listrik (accumulator mati/ soak). Agar dapat digunakan kembali accu harus di muati ulang.

Ketika accumulator diisi (dicharge) terjadi :

- perubahan energi listrik menjadi energi kimia

- reaksi kimia : 2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4

Pengisian aki dilakukan dengan mengalirkan arus searah yang memiliki beda potensial lebih besar dari beda potensial aki dengan cara menghubungkan kutub positif sumber arus pengisi dengan kutub positif aki (PbO2) dan kutub negatif sumber arus pengisi dengan kutub negatif aki ( Pb).

Kapasitas penyimpanan aki diukur dalam satuan ampere hour(AH).Contoh: sebuah aki memiliki 12 V 40 AH berarti ggl aki 12 volt dan dapat mengalirkan arus 1 ampere selama 40 jam atau 0,5 ampere selama 80 jam sebelum aki dimuati ulang.

2.   Baterai Nikel Metal Hidrat (Ni-MH)

·         Anode : Metal Hidrat

·         Katode : Nikel Oksi Hidroksida

·         Elektrolit : Potasium Hidroksida

3.   Baterai Nikel Kadmium (Ni-Cd)

·         Anode : Nikel Hidroksida (NiO(OH))

·         Katode : Kadmium Hidroksida

·         Elektrolit : Potasium Hidroksida

Cara kerja : Baterai Nikel-Kadmium terdiri atas nikel hidrosida (Ni(OH2)) sebagai elektroda positif dan Kadmium hidrosida (Cd(OH2))sebagai elektroda negatif.Larutan yang digunakan adalah potassium hidrosida (KOH).Baterai jenis ini memiliki tegangan sel sebesar 1,2 Volt dengan kerapatan energi dua kali lipat dari baterai asam timbal. Baterai nikel kadmium memiliki nilai hambatan intenal yang kecil dan memungkinkan untuk di charge dan discharge dengan rate yang tinggi. Umumnya baterai jenis ini memiliki waktu siklus hingga lebih dari 500 siklus. Salah satu kekurangan baterai jenis nikel kadmium adalah adanya efek ingatan (memory effect) yang berarti bahwa baterai dapat mengingat jumlah energi yang dilepaskan pada saat discharge sebelumnya. Efek ingatan disebabkan oleh perubahan yang terjadi pada struktur kristal elektrode ketika baterai nikel kadmium diisi muatan listrik kembali sebelum seluruh energi listrik yang terdapat pada baterai nikel kadmiun dikeluarkan/digunakan. Selain itu, baterai nikel kadmium juga sangat sensitif terhadap kelebihan pengisian, sehingga perlu perhatian khusus pada saat pengisian muatan listrik pada baterai.

4.   Baterai Lithium Ion

·         Anode : Lithium – Metal Oksida

·         Katode : Lithium

·         Elektrolit : Lithium Perklorat