MAKALAH

HERBISIDA

Disusun Untuk Memenuhi Tugas Mata Kuliah Kimia Pestisida

Disusun Oleh :Restu Arie W

24030110120038Luluatun Nafisa

24030111120013Mochammad Septiyan K. 24030111120015Bestari Trianisanti

24030111140082Vatara A. Silalahi

24030112130056Rosihan Azwar

24030112130048JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN MATEMATIKA

UNIVERSITAS DIPONEGORO

SEMARANG

2015KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini berjudul Herbisida. Penulisan makalah ini bertujuan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Pestisida.

Makalah ini membahas mengenai herbisida sebagai pestisida untuk membunuh hama gulma. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Bapak Ngadiwiyana M.Si, selaku dosen pengampu yang telah memberikan arahan dan bimbingan serta teman-teman yang telah membantu dalam penulisan makalah ini.Saran dan kritik dari semua pihak yang bersifat membangun selalu diharapkan demi kesempurnaan makalah ini. Semoga makalah ini dapat bermanfaat bagi pembaca dan dapat menjadi sarana pembelajaran bagi pembaca di masa yang akan datang.

Semarang, Maret 2015Penulis

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Fuel Cell atau sel bahan bakar adalah sebuah device elektrokimia yang mengubah energi kimia ke energi listrik secara kontinu. Pada sebuah baterai biasa, energi kimia yang diubah oleh sebuah sel adalah tetap. Jika bahan bakar (fuel) dan oksidan di baterai telah habis, maka baterai tersebut harus di ganti atau di isi ulang (charge). Perbedaan mendasar sebuah sel bahan bakar dengan baterai biasa ditentukan dengan supply bahan bakar (oksidan) ke dalam sel. Pada sel bahan bakar, energi dipasok terus menerus, hal ini tidak ubahnya dengan sebuah mesin yang memerlukan bahan bakar untuk mengubah dari energi kimia menjadi energi mekanik. Sedangkan pada sel bahan bakar, energi yang dihasilkan langsung menjadi energi listrik.Bahan bakar memiliki berbagai jenis, salah satu contoh bahan bakar berdasarkan elektrolitnya yaitu phosphoric acid fuel cell (PAFC). Pada sel bahan bakar ini menggunakan elektrolit asam fosfat. Penjelasan lebih lanjut akan dibahas pada makalah ini.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka rumusan masalahnya yaitu:1. Apa yang dimaksud dengan PAFC?

2. Apa saja komponen-komponen yang terdapat pada PAFC?3. Apa kelebihan dan kelemahan dari PAFC?

4. Apa saja faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja PAFC?5. Apa saja aplikasi dari PAFC?

1.3 Tujuan Penulisan

Berdasarkan rumusan masalah, maka tujuan dari penulisan ini yaitu:

1. Dapat mengetahui maksud dari PAFC

2. Dapat mengetahui komponen-komponen yang terdapat pada PAFC

3. Dapat mengetahui kelebihan dan kelemahan PAFC4. Dapat mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja PAFC

5. Dapat mengetahui aplikasi dari PAFCBAB II

TINJAUAN PUSTAKA2.1 Pengertian PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell)PAFC adalah bahan bakar yang menggunakan asam fosfat sebagai elektrolit. Asam fosfat dalam larutan berair berdisosiasi mejadi ion fosfat dan ion hidrogen; ion hidrogen (H+) berperan sebagai pembawa muatan.

H3PO4 ( H+ + H2PO4-Asam fosfat merupakan bahan kimia yang stabil dan mudah di kendalikan. Asam fosfat juga mempunyai tekanan uap yang sangat rendah pada temperatur operasi 2000C (473K). Ini menunjukkan bahwa asam fosfat dalam lapisan elektrolit tidak dapat dengan mudah mengalami discharged dari bahan bakar bersama dengan sel pembuangan gas, bahkan pada menit tersebut mengalami discharge, megakibatkan degradasi kinerja sel dalam jangka panjang (Sotouchi et al, 2004).Jumlah unit yang dibangun melebihi teknologi sel bahan bakar lainnya, dengan lebih dari 85 MW yang telah diuji, sedang diuji, atau sedang dibuat di seluruh dunia. Sebagian besar kisaran kapasitas yang dihasilkan 50 sampai 200 kW, tetapi untuk aplikasi yang besar dapat meghasilkan 1 MW dan 5 MW. Pabrik terbesar dioperasikan sampai saat ini mencapai 11 MW. Efisiensi PAFC ini rendah sekitar 40% - 50%, tetapi sudah mulai dikomersialkan untuk menghasilkan listrik 200 kW sampai dengan 11MW.2.2 Prinsip Dasar PAFC

Prinsip dasar PAFC yaitu hidrogen atau campuran gas yang kaya dengan hidrogen disediakan pada sisi anoda, diamana mengikuti reaksi di bawah ini:H2 ( 2H+ + 2eKomposisi utama elektrolit adalah asam fosfat (H3PO4) yang merupakan konduktor proton, proton bermigrasi dari anoda ke katoda, dimana elektron bermigrasi melewati sirkuit eksternal. Di sisi katoda disediakan udara, dimana oksigen bereaksi dengan proton dan elektron yang berasal dari elektrolit dan sirkuit eksternal,

O2 + 2H+ + 2e ( H2O

Reaksi secara keseluruhan:

H2 + O2 ( H2O

Suhu operasi pada PAFC antara 150 dan 2000C (Carrette et al, 2001).

Voltase ideal pada PAFC dapat dihitung dengan persamaan Nernst:

Dimana, E adalah voltase ideal E0 adalah voltase ideal pada tekanan standar, F adalah konstanta Faraday, Pref adalah tekanan referensi, Pi dan Xi adalah tekanan parsial dan fraksi molar dari spesies i.

Ketika tekanan total bervariasi dari P1 ke P2, hubungan kenaikan voltase pada persamaan Nernst adalah:

Sulfur merupakan senyawa lain yang bisa ada pada gas anoda, namun sejak bahan bakar, sebelum masuk ke anoda biasanya diproses terlebih dahulu dalam reaktor. Sulfur harus dihilangkan sebelum masuk ke prosesor bahan bakar. Tingkat toleransi sel bahan bakar biasanya lebih tinggi daripada prosesor bahan bakar, sulfur biasanya disimpan untuk operasi sel. Chin dan Howard (1986) melaporkan bahwa pengaruh H2S adalah mereduksi sisi aktif dari Pt. Reaksi yang terjadi:Pt + HS- ( Pt-HSads + e

Pt-H2Sads ( Pt-Hsads + H+ + e

Pt-Hsads ( Pt-Sads + H+ + e

Gambar 2.1 Mekanisme Kerja PAFC (www.iit.edu)

2.3 Komponen-Komponen PAFC

Adapun komponen-komponen PAFC adalah:

a. Elektrolit dan Matriks

Asam fosfat memiliki stabilitas termal, kimia, dan elektrokimia yang baik. Pada waktu sama asam fosfat toleransi dengan CO2 yang selalu ada pada pembentukan kembali campuran gas. Pada sistem PAFC, H3PO4 telah didilusi untuk menghindari korosi material, ketika 100% H3PO4 digunakan. Larutan dimungkinkan berkurang, sehingga diperlukan untuk mengisi kembali elektrolitnya, atau dengan menyediakan sel dengan berlebih, sebelum dioperasikan. Arus larutan adalah untuk membuat sebuah plat reservoir elektrolit (ERP) yang menyediakan elektrolit yang cukup untuk diijinkan sel pada operasi lebih dari 40.000 jam.H3PO4 dipertahankan dalam 0,1-0,2 mm SiC matriks. Tahanan ohmik dari matriks sangat rendah, karena ketebalan kecil. Sedangkan sifat mekanik sedikit terbatas. Perbedaan tekanan maksimum antara anoda dan katoda pada kenyataannya tidak dapat melebihi 200 mbar.Elektrolit asam fosfat (H3PO4) menghasilkan uap. Uap ini, yang membentuk atas elektrolit, bersifat korosif untuk lokasi sel selain area sel yang aktif. Lokasi sel ini pada tegangan campuran (rangkaian terbuka dan tegangan sel), yang dapat lebih ~ 0.8V / cell. Itu adalah batas atas yang terjadi korosi (area aktif terbatas pada operasi di bawah ~ 0,8 V / sel). Peningkatan dalam sel tekanan total menyebabkan tekanan parsial H3PO4 uap meningkat, menyebabkan peningkatan korosi dalam sel. Suhu sel juga harus ditingkatkan dengan kondisi bertekanan untuk menghasilkan uap untuk pembentukan kembali uap.

b. Elektroda

Adapun teknologi sel bahan bakar lainnya, anoda dan katoda memiliki fungsi yang memungkinkan gas untuk berdifusi dari saluran gas ke elektrolit. Elektroda terbuat dari kertas karbon yang dilapisi dengan katalis platinum yang terdispersi secara merata.Setiap elektroda menghadapi saluran gas di satu sisi dan elektrolit di sisi lain. Di sisi elektrolit elektrokatalis yang fungsinya terutama untuk mendukung tempat reaksi gas. Karena elektrolit dalam bentuk cair, dan mengusir air yang dihasilkan, elektroda harus hidrofobik. Rangkaian tegangan terbuka satu sel sedikit lebih dari 1V, sehingga sel-sel tunggal lebih dihubungkan secara seri untuk mencapai tegangan operasi yang wajar. Interkoneksi yang dilakukan melalui pelat bipolar, yang menghubungkan anoda dari satu sel dengan katoda yang berikutnya, membentuk tumpukan. Bersama-sama dengan sambungan listrik, plat bipolar biasanya mesin sehingga mereka dapat bertindak sebagai saluran gas. Platinum (Pt) atau Pt alloy digunakan sebagai katalis pada kedua elektroda.Tabel 2.1 Komponen-Komponen PAFC

(Sumber: Zehra, H., 2010)

2.4 Kelebihan dan Kekurangan PAFC

Adapun kelebihan dari PAFC antara lain:

Limbah panas yang berguna untuk on-site aplikasi Radiator kecil untuk aplikasi kendaraan Toleransi yang baik untuk karbon monoksida dalam bahan bakar gas. Asam fosfat dapat mentoleransi adanya karbon monoksida sebesar 1,5%. Toleransi terhadap kelembaban rendah reaktan.

Sedangkan kelemahan dari PAFC antara lain: Platinum dibutuhkan sebagai katalis Kinerja sel rendah dari PEMFC Berat dan volume yang lebih besar dari PEMFC Elektrolit cair yang dapat bermigrasi2.5 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kinerja PAFC

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja PAFC yaitu:

1. TekananPeningkatan tekanan operasi sel meningkatkan kinerja PAFC. Perubahan teoritis tegangan (VP) sebagai fungsi dari tekanan (P) adalahdinyatakan sebagai:

dimana

di mana P1 dan P2 adalah tekanan sel yang berbeda. Data eksperimental melaporkan bahwa efek dari tekanan pada kinerja sel pada 190 C dan 323 mA/cm2 berkorelasi dengan persamaan:

Untuk rentang suhu 1770C < T < 2180C dan rentang tekanan 1 atm < P < 10 atm.Membaiknya kinerja sel pada tekanan yang lebih tinggi dan kepadatan arus tinggi dapat dikaitkan dengan polarisasi difusi rendah di katoda dan peningkatan sel reversibel potensial. Selain itu, tekanan udara menurun aktivasi polarisasi pada katoda karena peningkatan tekanan parsial oksigen dan air. Jika tekanan parsial air diperbolehkan untuk meningkat, konsentrasi asam yang lebih rendah akan dihasilkan. Hal ini akan meningkatkan konduktivitas ionik dan membawa pertukaran densitas arus yag lebih tinggi. Hasil bersih adalah pengurangan ohmik.2. Temperatur

Peningkatan suhu memiliki efek menguntungkan pada performa sel karena aktivasi polarisasi, polarisasi perpindahan massa, dan kehilangan ohmik berkurang. Kinetika untuk reduksi oksigen pada peningkatan Pt dengan meningkatnya suhu sel. Pada rentang operasi (~250 mA/cm2), peningkatan voltase dengan meningkatnya suhu pada H2 murni dan udara, dihubungkan dengan:

Untuk rentang suhu 1800C < T < 2500C.

Meskipun suhu hanya memiliki efek minimal pada H2 reaksi oksidasi pada anoda, itu adalah penting dalam hal jumlah CO yang dapat diserap oleh anoda. Peningkatan suhu meningkatkan kinerja sel, tetapi suhu tinggi juga meningkatkan sintering katalis, korosi komponen, degradasi elektrolit, dan penguapan.3. Komposisi Reaktan Gas dan Penggunaannya

Peningkatan pemanfaatan gas reaktan atau penurunan hasil konsentrasi inlet menurunnya sel kinerja karena meningkatnya polarisasi konsentrasi. Efek ini terkait dengan tekanan parsial gas pereaksi.Oksidan: Komposisi oksidan dan pemanfaatan merupakan parameter yang mempengaruhi kinerja katoda, udara, yang mengandung ~ 21% O2, adalah oksidan yang jelas untuk aplikasi PAFC. Polarisasi pada katoda meningkat dengan peningkatan O2 pemanfaatan.4. Ketidakmurnian

Konsentrasi pengotor yang memasuki PAFC relatif sangat rendah untuk reaktan gas, namun dampaknya terhadap kinerja adalah signifikan. Beberapa pengotor (misalnya, senyawa sulfur) berasal dari bahan bakar gas memasuki prosesor bahan bakar dan dibawa ke dalam sel bahan bakar dengan direformasi bahan bakar, sedangkan yang lain (misalnya, CO) yang diproduksi dalam prosesor bahan bakar.

Karbon Monoksida: Kehadiran CO dalam bahan bakar yang kaya H2 memiliki pengaruh yang signifikan pada kinerja anoda karena CO mempengaruhi katalis Pt pada elektroda. Penyerapan CO dilaporkan muncul dari penggantian ganda dari satu molekul H2 oleh dua molekul CO pada permukaan Pt.Senyawa yang mengandung sulfur: Pengotor hidrogen sulfida dan karbonil sulfida (COS) dalam bahan bakar gas dari prosesor bahan bakar dan gas batu bara dapat mengurangi efektivitas katalis sel bahan bakar. Konsentrasi senyawa ini juga harus dibatasi dalam pengolahan bahan bakar pembangkit listrik, karena reformasi bahan bakar juga memiliki katalis. Akibatnya, sulfur harus dikeluarkan sebelum reformasi bahan bakar. Tingkat konsentrasi H2S dalam operasi PAFC (190-2100C; 9,2 atm; 80% H2; pemanfaatan