Refleksi dari Ruang Kelas: Sel Volta

Pernahkah anda berpikir hidup tanpa baterai? Pasti akan sangat menyulitkan bukan? Jika dipikir-pikir, kehidupan kita banyak sekali terbantu dengan ditemukannya baterai sebagai sumber energi portable yang sangat banyak kegunaannya.

Banyak perkakas rumah tangga dan peralatan kerja kita yang menggunakan baterai. Dari peralatan yang sederhana sampai peralatan yang canggih semua menggunakan baterai. Baterai membuat peralatan elektronik bisa digunakan tanpa harus disambungkan ke sumber listrik.

Sel Volta

Mari kita sedikit mempelajari sejarah ditemukannya baterai. Ditemukannya baterai dimulai ketika ilmuwan Italia Luigi Galvani menemukan bahwa otot katak berkontraksi ketika disentuh dengan logam pada tahun 1791. 

Kemudian, Alessandro Volta yang memang tertarik meneliti tentang listrik mengambil inspirasi dari eksperimen itu. Volta melakukan serangkaian eksperimen dengan menggunakan seng, timbal, timah atau besi sebagai plat positif dan tembaga, perak, emas atau grafit sebagai plat negatif. 

Pada tahun 1800, Volta menemukan bahwa dengan menggunakan larutan tertentu sebagai konduktor untuk mendorong reaksi antara logam dan elektroda, arus listrik terus menerus dapat dihasilkan. Hal ini menjadi awal penemuan sel volta yang lebih dikenal sebagai baterai. 

Sel volta adalah salah satu sel elektrokimia yang berbasis pada reaksi reduksi-oksidasi (redoks) yang terjadi pada unsur. Reaksi redoks dapat menyebabkan terjadinya aliran elektron yang menyebabkan munculnya arus listrik.

Secara sederhana, sel elektrokimia bisa diklasifikasikan menjadi dua, yaitu sel volta dan sel elektrolisis. Sel volta adalah sel yang menghasilkan listrik sedangkan sel elektrolisis adalah sel yang memerlukan listrik untuk bisa bekerja. Sel volta menghasilkan listrik disebabkan karena adanya reaksi redoks yang terjadi secara spontan. 

Pada rangkaian sel volta terdapat dua elektroda yang berfungsi sebagai elektroda positif dan elektroda negatif. Elektroda negatif diberi nama anoda dan elektroda positif diberi nama katoda. 

Pada anoda terjadi reaksi oksidasi yang bisa mengeluarkan elektron. Elektron yang dikeluarkan akan menuju katoda untuk ditangkap sehingga terjadi reaksi reduksi pada elektroda tersebut.

Untuk bisa terjadi reaksi redoks secara spontan dan menghasilkan tegangan, unsur yang dipasangkan sebagai elektroda positif dan negatif harus sesuai. Nilai potensial elektroda unsur di katoda harus lebih besar daripada nilai potensial elektroda unsur di anoda. Perbedaan potensial inilah yang menghasilkan tegangan.

Baterai Kering dan Aki

Ya, baterai adalah contoh aplikasi sel volta yang paling banyak digunakan. Baterai yang sering kita gunakan dinamakan bateri kering atau baterai Leclanche. Nama Leclanche merujuk pada ilmuwan yang menemukan baterai ini pada tahun 1866. 

Baterai kering menggunakan seng (Zn) sebagai anoda, sedangkan pada katoda terdapat elektroda inert, yaitu grafit yang dicelupkan di tengah-tengah pasta. Pasta ini mengandung batu kawi (MnO2) yang berfungsi sebagai oksidator.

Prinsip kerjanya, Zn akan teroksidasi mengeluarkan elektron yang kemudian ditangkap MnO2 sehingga tereduksi menjadi Mn2O3. Reaksi redoks ini menyebabkan adanya potensial kira-kira sebesar 1,5 volt.

Prinsip sel volta, juga digunakan pada aki. Aki adalah sumber energi penting untuk kendaraan kita. Aki bisa menghasilkan beda potensial yang lebih besar dari baterai. Bahkan rangkaian pada sel volta aki bisa dihubungkan secara seri untuk menghasilkan potensial yang lebih besar.

Pada aki, yang bertindak sebagai anoda adalah timbal (Pb), dan yang bertindak sebagai katoda adalah timbal (IV) oksida (PbO2). Kedua elektroda dicelupkan ke dalam larutan asam sulfat (H2SO4) sebagai medium tempat terjadinya reaksi redoks. 

Dalam satu sel aki kira-kira dihasilkan potensial sebesar 2 volt. Namun, jika dihubungkan secara seri, potensial bisa dinaikkan tergantung berapa sel yang digunakan.

Setelah digunakan, baterai dan aki ini akan berhenti bekerja karena terjadi pengosongan sehingga tidak terjadi reaksi redoks lagi. Namun pada beberapa sel volta bisa dilakukan pengisian kembali (recharge).

Hal ini yang menyebabkan sel volta bisa diklasifikasikan menjadi dua, yaitu sel primer dan sel sekunder. Sel primer adalah sel volta sekali pakai atau tidak bisa diisi ulang, sedangkan sel sekunder sel volta yang bisa diisi ulang. Baterai kering adalah salah satu contoh sel primer, sedangkan aki adalah salah satu contoh sel sekunder.

Proses pengisian aki sangat sederhana. Caranya dengan membalikkan reaksi yang terjadi pada elektroda dengan menggunakan sumber arus. Anoda dihubungkan dengan kutub negatif, dan katoda dengan kutub positif sehingga elektroda akan kembali ke kondisi semula dan siap untuk dipakai kembali.

Sebuah Refleksi

Proses ditemukannya baterai dan aki dimulai dari pengamatan pada reaksi yang terjadi di alam. Terjadinya berbagai reaksi di alam bukan tanpa hikmah. Semua itu menunjukkan kebesaran Tuhan yang Mahakuasa di dunia ini baik secara eksternal maupun internal. 

Secara eksternal maksudnya adalah kita bisa melihat bagaimana segala sesuatunya tertata rapi di dunia, dan semuanya bisa digunakan untuk kemaslahatan umat manusia. Kuncinya berada pada diri kita sebagai manusia, apakah kita mau menelitinya atau tidak, apakah kita mau menggali kedalaman hakikatnya atau tidak.

Secara internal bisa kita pahami bahwa semua peristiwa di dunia ini seyogyanya bisa mengajak kita untuk terus mendekatkan diri kepada Tuhan. Kita semakin menyadari kelemahan dan kepapaan kita dihadapan-Nya. Seharusnya hal ini bisa menambah kedalaman kita dalam beribadah kepada-Nya.

Alhasil, kita sebagai hamba seharusnya bisa mendalami segala sesuatu yang terjadi di dunia ini. Seperti halnya ketika kita mendalami reaksi redoks yang terjadi ternyata hal itu bisa membawa kita pada penemuan baterai dan aki sebagai sumber energi yang penting bagi kehidupan.

Hal ini bukanlah akhir, masih banyak riset yang meneliti tentang hal ini, dan pastinya akan semakin banyak manfaat yang akan kita dapatkan. Semoga Tuhan yang Mahakuasa memberikan semangat kepada kita untuk terus mentafakuri ciptaan-Nya.