SEL VOLTA DALAM KEHIDUPAN SEHARI-HARI

Sel-sel volta yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari antara lain baterai dan aki. Baterai merupakan sel volta primer sedangkan aki tergolong sel volta sekunder.

a. Baterai (sel Leclanche)

    Baterai termasuk sel volta primer karena jika sumber energinya habis tidak dapat diisi lagi. Baterai (elemen kering) sering disebut sel Leclanche karena orang yang menemukan bernama Leclanche. Sel Leclanche menggunakan batang karbon sebagai katode dan pelat seng sebagai anode. 

Gambar 1. Potongan membujur baterai kering (sel Leclanche)

Di dalamnya berisi pasta yang merupakan campuran batu kawi (MnO₂), amonium klorida (NH₄Cl), karbon (C), dan sedikit air. Reaksi yang terjadi pada baterai sebagai berikut.

Zn²⁺ yang terbentuk mengikat NH₃ membentuk senyawa kompleks Zn(NH₃)₄²⁺ dengan reaksi sebagai berikut.

Zn²⁺(aq) + 4NH₃(aq)  → Zn(NH₃)₄²⁺(aq)

Beda potensial satu sel kering adalah 1,5 volt dengan notasi sebagai berikut.

Zn(s)│Zn²⁺(aq) || NH₄⁺(aq) │ NH₃(g) + H₂(g) │ C(s) E° = 1,5 volt

b. Baterai alkalin

    Akhir-akhir ini baterai alkalin banyak digunakan orang. Mengapa? Hal ini tidak lain karena baterai alkalin mempunyai kekuatan arus listrik yang lebih besar bila dibanding baterai biasa (sel Leclanche). Pada dasarnya prinsip kerja baterai alkalin sama dengan sel kering, hanya saja baterai alkalin menggunakan logam seng sebagai anode dan MnO₂ sebagai katode serta elektrolit yang digunakan KOH.

Gambar 2. Baterai Alkaline

Reaksi yang terjadi pada baterai alkalin adalah sebagai berikut.

Baterai ini lebih tahan lama dari sel kering biasa. 

c. Baterai nikel-kadmium 

    Baterai nikel-kadmium adalah baterai kering yang dapat diisi kembali. Reaksi sel:

    Perhatikan, sama seperti pada aki, hasil-hasil reaksi pada baterai nikel kadmium merupakan zat padat yang melekat pada kedua elektrodenya. Dengan membalik arah aliran elektron, zat-zat tersebut dapat diubah kembali seperti zat semula. 

Gambar 3. Bagian Bateria Nikel Cadmium

d. Sel aki 

   Sel aki tergolong jenis sel volta sekunder, karena jika zat yang ada di dalam aki habis, maka dengan mengalirkan arus listrik ke dalam sel aki zat semula akan terbentuk kembali, sehingga sel aki dapat berfungsi lagi. Sel aki terdiri atas Pb (timbal) sebagai anode dan PbO2 (timbal dioksida) sebagai katode. Anode dan katode merupakan zat padat (lempeng) yang berpori, keduanya dicelupkan di dalam larutan asam sulfat. Aki tidak memerlukan jembatan garam karena hasil reaksinya tidak larut dalam sulfat. Kedua elektrode disekat dengan bahan fiberglas agar keduanya tidak saling bersentuhan. Setiap sel aki mempunyai potensial 2 volt. Jadi, aki 6 volt terdiri 3 sel, aki 12 volt terdiri 6 sel, dan sebagainya. Masing-masing sel dihubungkan secara seri.

Gambar 4. Sel aki (accumulator) merupakan contoh sel Volta sekunder

Reaksi pengosongan aki adalah sebagai berikut.

     Anode dan katode berubah menjadi zat yang sama yaitu PbSO₄. PbSO₄ yang terbentuk jika dibiarkan akan menutup kedua elektrode yang berupa kristal putih. Jika permukaan kedua elektrode sudah tertutup endapan PbSO₄, maka tidak terdapat selisih potensial, dikatakan aki sudah habis setrumnya. PbO₂ di katode dan Pb di anode berubah menjadi PbSO₄. Untuk mengembalikan PbSO₄ menjadi Pb dan PbO₂, aki harus dialiri arus listrik. Selama pengosongan aki, H₂SO₄ diikat dan dihasilkan air. Dengan demikian kadar H₂SO₄ berkurang dan massa jenis larutan berkurang. Aki yang baru diisi mengandung larutan dengan massa jenis 1,25–1,30 gram/ cm3. Jika massa jenis larutan turun sampai 1,20 gram/ cm3, aki harus diisi kembali.

   Pengisian aki dilakukan dengan membalik arah aliran elektron pada kedua elektrode. Pada pengosongan aki, anode (Pb) mengirim elektron pada katode; sebaliknya pada pengisian aki elektrode Pb dihubungkan dengan kutub negatif sumber-sumber arus. PbSO₄ yang terdapat pada anode mengalami reduksi, sedangkan PbSO₄ yang terdapat pada katode mengalami oksidasi membentuk PbO₂. Reaksi pengisian aki adalah sebagai berikut.

Pada reaksi di atas terbentuk 4 H⁺ + 2 SO₄^2–  → 2 H₂SO₄, hal ini akan menambah kadar dan massa jenis larutan.

e. 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.

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 + 4 e^– → 4 OH^–

    Reaksi yang terjadi pada sel ini sebagai berikut.

    Anode : 2 H₂(g) + 4 OH^–(aq) → 4 H₂O(l) + 4 e^–

    Katode : O₂(g) + 2 H₂O(l) + 4 e^– → 4 OH^–(aq)

                               2 H₂(g) + O₂(g) → 2 H₂O(l)

Biasanya pada sel ini digunakan platina atau senyawa paladium sebagai katalis.

Sumber Rujukan:

Ari Harnanto, Ruminten. 2009. Kimia 3 : Untuk SMA/MA Kelas XII. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional

Iman Rahayu. 2009. Praktis Belajar Kimia 1 : Untuk Kelas X Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah. Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional