Penerapan Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari

Materi: sel elektrokimia
Penerapan Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari. Tipe-tipe sel Volta beserta contohnya dijelaskan pada uraian berikut:

1). Sel Volta primer

Sel kering Lechlanche merupakan contoh sel Volta primer. Sel kering atau baterai kering terdiri atas wadah yang terbuat dari seng dan bertindak sebagai anode serta batang karbon sebagai katode. Elektrolit sel ini adalah campuran MnO$_2$, NH$_4$Cl, sedikit air, dan kadang-kadang ditambahkan ZnCl$_2$ dalam bentuk pasta.

Reaksi yang terjadi pada sel:

Cara kerja sel kering:
a. Elektrode Zn teroksidasi menjadi ion Zn$^{2+}$ .
$ Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$
b. Elektron yang dilepaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode karbon.
c. Elektron-elektron pada elektrode karbon mereduksi MnO$_2$ dan NH$_4^+$ menjadi Mn$_2$O$_3$ dan NH$_3$.

Sel yang sering digunakan sebagai ganti sel kering Lechlanche adalah baterai alkalin. Baterai ini terdiri atas anode seng dan katode mangan dioksida serta elektrolit kalium hidroksida. Reaksi yang berlangsung, yaitu:

Baterai alkalin ini dapat menghasilkan energi dua kali energi total Lechlanche dengan ukuran yang sama. Berikut adalah gambar dari penyusun sel kering:

2). Sel Volta sekunder

Sel aki (Accumulator) merupakan contoh sel Volta sekunder. Sel aki terdiri atas elektrode Pb (anode) dan PbO$_2$ (katode). Keduanya dicelupkan dalam larutan H$_2$SO$_4 \, \, $ 30%.

Cara kerja sel aki:

a. Elektrode Pb teroksidasi menjadi Pb$^{2+}$
$Pb(s) \rightarrow Pb^{2+}(aq) + 2e^-$
Pb$^{2+}$ yang terbentuk berikatan dengan SO$_4^{2-}$ dari larutan.
$ Pb^{2+}(aq) + SO_4^{2-}(aq) \rightarrow PbSO_4(s) $
b. Elektron yang dibebaskan mengalir melalui kawat penghantar menuju elektrode PbO$_2$.
c. Pada elektrode PbO$_2$ elektron-elektron dari anode Pb akan mereduksi PbO$_2$ menjadi Pb$^{2+}$ yang kemudian berikatan dengan SO$_4^{2-}$ dari larutan.
$ PbO_2(s) + 4 H^+(aq) + 2e- \rightarrow Pb^{2+}(aq) + 2 H_2O(l) $
$ Pb^{2+}(aq) + SO_4^{2-}(aq) \rightarrow PbSO_4(s)$

Reaksi yang terjadi pada sel aki dapat ditulis sebagai berikut.

Pada reaksi pemakaian sel aki, molekul-molekul H$_2$SO$_4$ diubah menjadi PbSO$_4$ dan H$_2$O sehingga konsentrasi H$_2$SO$_4$ dalam larutan semakin berkurang. Oleh karena itu, daya listrik dari aki terus berkurang dan perlu diisi kembali.

3). 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
a. Gas hidrogen yang dialirkan pada pelat nikel berpori teroksidasi membentuk H$_2$O.
$2 H_2 + 4 OH^- \rightarrow 4 H_2O + 4 e^- $
b. Elektron yang dibebaskan bergerak melalui kawat penghantar menuju elektrode nikel oksida.
c. Pada elektrode nikel oksida elektron mereduksi O$_2$ menjadi OH$^-$.
$ O_2 + 2 H_2O + 4 e^- \rightarrow 4 OH^- $

Reaksi yang terjadi pada sel ini sebagai berikut.

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

Demikian pembahasan Penerapan Sel Volta dalam Kehidupan Sehari-hari dan contoh-contohnya.