Fisika Kelas IX: Accumulator

Kelas IX | Accumulator

Accumulator sering disebut aki. Elektrode accumulator baik anode dan katode terbuat dari timbal (Cu) berpori. Bagian utama akumulator, yaitu 

1. kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2), 

2. kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb), 

3.larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan 30%. 

Lempeng timbal dioksida dan timbal murni disusun saling bersisipan akan membentuk satu pasang sel akumulator yang saling berdekatan dan dipisahkan oleh bahan penyekat berupa isolator. Beda potensial yang dihasilkan setiap satu sel akumulator 2 volt. Dalam kehidupan sehari-hari, ada akumulator 12 volt yang digunakan untuk menghidupkan starter mobil atau untuk menghidupkan lampu sein depan dan belakang mobil. Akumulator 12 volt tersusun dari 6 pasang sel akumulator yang disusun seri. Kemampuan akumulator dalam mengalirkan arus listrik disebut kapasitas akumulator yang dinyatakan dengan satuan Ampere Hour (AH). Kapasitas akumulator 50 AH artinya akumulator mampu mengalirkan arus listrik 1 ampere yang dapat bertahan selama 50 jam tanpa pengisian kembali. 

Proses Pengosongan Accumulator 

Pada saat accumulator digunakan, terjadi perubahan energi kimia menjadi energi listrik dan terjadi perubahan anode, katode dan elektrolitnya. Pada anode terjadi perubahan yaitu timbal dioksida (PbO2) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Perubahan yang terjadi pada katode adalah timbal murni (Pb) menjadi timbal sulfat (PbSO4). Adapun pada larutan elektrolit terjadi perubahan, yaitu asam sulfat pekat menjadi encer, karena pada pengosongan accumulator terbentuk air (H2O). Susunan akumulator adalah sebagai berikut. 

Kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbO2).
Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (Pb).
Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) dengan kepekatan 30%.

Ketika accumulator digunakan, terjadi reaksi antara larutan elektrolit dengan timbal dioksida dan timbal murni sehingga menghasilkan elektron dan air. Reaksi kimia pada accumulator yang dikosongkan adalah sebagai berikut. 

Pada elektrolit : H2SO4→2H+ + SO42– 

Pada anode: PbO2 + 2H+ + 2e + H2SO4 →PbSO4+2H2O 

Pada katode : Pb + SO42–→ PbSO4 

Pada saat accumulator digunakan, baik anode maupun katode perlahan-lahan akan berubah menjadi timbal sulfat (PbSO4). Jika hal itu terjadi, maka kedua kutubnya memiliki potensial sama dan arus listrik berhenti mengalir. Terbentuknya air pada reaksi kimia menyebabkan kepekatan asam sulfat berkurang, sehingga mengurangi massa jenisnya. Keadaan ini dikatakan accumulator kosong (habis). 

Proses Pengisian Accumulator 

Accumulator termasuk elemen sekunder, sehingga setelah habis dapat diisi kembali. Pengisian accumulator sering disebut penyetruman accumulator. Pada saat penyetruman accumulator terjadi perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Perubahan yang terjadi pada anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal dioksida (PbO2). Perubahan pada anode, yaitu timbal sulfat (PbSO4) berubah menjadi timbal murni (Pb). Kepekatan asam sulfat akan berubah dari encer menjadi pekat, karena ketika akumulator disetrum terjadi penguapan air. Bagaimanakah cara menyetrum akumulator? 

Untuk menyetrum accumulator diperlukan sumber tegangan DC lain yang memiliki beda potensial yang lebih besar. Misalnya akumulator 6 volt kosong harus disetrum dengan sumber arus yang tegangannya lebih dari 6 volt. Kutub-kutub akumulator dihubungkan dengan kutub sumber tegangan. Kutub positif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub positif akumulator. Adapun, kutub negatif sumber tegangan dihubungkan dengan kutub negatif akumulator. Rangkaian ini menyebabkan aliran elektron sumber tegangan DC berlawanan dengan arah aliran elektron accumulator. 

Elektron-elektron pada accumulator dipaksa kembali ke elektrode accumulator semula, sehingga dapat membalik reaksi kimia pada kedua elektrodenya. Agar hasil penyetruman accumulator lebih baik, maka arus yang digunakan untuk mengisi kecil dan waktu pengisian lama. Besarnya arus listrik diatur dengan rheostat. Pada saat pengisian terjadi penguapan asam sulfat, sehingga menambah kepekatan asam sulfat dan permukaan asam sulfat turun. Oleh sebab itu, perlu ditambah air accumulator kembali. Susunan accumulator yang akan disetrum (diisi) dalam keadaan masih kosong, yaitu 

Kutub positif (anode) terbuat dari timbal dioksida (PbSO4),
Kutub negatif (katode) terbuat dari timbal murni (PbSO4),
Larutan elektrolit terbuat dari asam sulfat (H2SO4) encer.

Reaksi kimia saat accumulator diisi, yaitu 

Pada elektrolit : H2SO4 →2H+ + SO42– 

Pada anode : PbSO4 + SO42– + 2H2O→ PbO2 + 2H2SO4 

Pada katode: PbSO4 + 2H+ → Pb + H2SO4 

Jadi, saat penyetruman accumulator pada prinsipnya mengubah anode dan katode yang berupa timbal sulfat (PbSO4) menjadi timbal dioksida (PbO2) dan timbal murni (Pb).