pembangkitan

8/3/2019 pembangkitan

1/18

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Energi listrik bagi umat manusia saat ini merupakan kebutuhan utama dalam

menjalankan semua aspek kegiatan hidupnya, berbagai jenis pembangkit tenaga listrik

diciptakan oleh para ahli untuk memenuhi kebutuhan energi listrik, berbagai sumber energi

dimanfaatkan mulai dari tenaga air, tenaga gas bumi, bahan bakar batu bara, bahan bakar

minyak sampai sumber energi nuklir. Ternyata berbagai jenis teknologi pembangkit tenaga

listrik ini menimbulkan berbagai masalah baru secara global, menumpuknya gas yang

menimbulkan efek rumah kaca, pemanasan global dunia, perubahan iklim yang drastis, makin

terbatasnya persediaan energi terbarukan, dan semakin parahnya kerusakan lingkungan akibat

polusi dari penggunaan energi yang tidak terkendali.

Di lain pihak, manusia dihadapkan pada situasi menipisnya cadangan sumber energi

fosil dan meningkatnya kerusakan lingkungan akibat penggunaan energi fosil. Melihat

kondisi tersebut maka saat ini sangat diperlukan penelitian yang intensif untuk mencari,

mengoptimalkan dan menggunakan sumber energi alternatif / terbarukan. Hasil penelitian

tersebut diharapkan mampu mengatasi beberapa permasalahan yang berkaitan dengan

penggunaan energi fosil.

Fuel cell, mungkin sudah tidak asing di telinga kita. Dewasa ini seiring dengan makin

mahalnya dan terbatasnya minyak bumi (ada yang memperkirakan 40 tahun lagi akan habis),

penggunaan alternatif energi sangat didengung-dengungkan, dan salah satunya adalah energi

hidrogen. Fuel cell merupakan sel penghasil listrik dg hidrogen sebagai bahan bakarnya. Di

masa depan, dengan menggunakan energi alam seperti energi matahari, dan lainnya dan air

laut sebagai sumber hidrogen, bukan tidak mungkin hidrogen bisa berkembang sebagai

sumber energi yang gratis dari alam. Jika hal itu terjadi, siapapun pasti akan memilih energi

hidrogen yang ramah akan lingkungan. Sehingga fuel cell sangat lah diperlukan.

Hal ini mendorong para ahli energi untuk membuat terobosan baru dalam penciptaan

sumber energi yang bersifat ramah lingkungan, terbarukan, portable, efektif dan efisien, di

antaranya adalah fuel-cell yang memanfaatkan gas hidrogen sebagai bahan bakar dan

pembuatan reaktor Kogenerasi yang dirancang memiliki tingkat efisiensi pemanfaatan output

thermal dari reaktor sebesar 100%[1]

.

Perlu diketahui bahwa PLTN generasi sebelumnya (Generasi I, II, III dan III+) tingkat

efisiensi pemanfaatan output thermal hanya mencapai efisiensi 33,33%, dan tidak didesain


2/18

2

untuk memanfaatkan output thermal sisa untuk keperluan lainnya (aplikasi reaktor),

melainkan output thermal sisa ini dibuang ke lingkungan. Hal ini jelas akan memberikan

kontribusi terhadap pemanasan global dunia[1]

.

1.2 Batasan masalah

1.2.1 Sejarah dan pengertian fuel cell (Bagaimana Gambaran Umum Fuel Cell?)

1.2.2 Prisip kerja Bahan Bakar Sel (Fuel Cell)

1.2.3 Jenisjenis fuel cell

1.2.4 Aplikasi Fuel Cell pada zaman sekarang

1.2.5 Keuntungan dan Kekurangan Fuel Cell

1.3 Tujuan

1.3.1 Mengetahui gambaran umum yang dimaksud Sel Pembakaran

1.3.2 Untuk mengetahui karakteristik dan cara kerja Sel pembakaran

1.3.3 Mengetahui Keuntungan dan Kelemahan dari Sel Pembakaran


3/18

3

BAB 2

Fuel Cell

2.1 Sejarah Fuel Cell

Sir William Groove pertamakali menemukan fuel cell pada tahun 1839. Groove

mengetahui air dapat dipisahkan menjadi Hidrogen dan Oksigen dengan mengalirkan arus

listrik didalamnya (sebuah proses yang disebut elektrolisis). Dia membuat hipotesis bahwa

dengan membalik prosedur anda bisa menghasilkan energi listrik dari air tawar. Dia

menciptakan Fuel Cell primitif dan menyebutnya suatu gas Voltaic Battrey. 50 tahun

kemudian, ahli ilmu pengetahuan Ludwing Mond dan Charles Langer mengubah istilahnya

menjadi Fuel Cell sambil berusaha membuat contoh atau model yang nyata untuk

menghasilkan daya listrik.[4]

2.2 Pengertian Fuel Cell

Fuel cell adalah suatu alat pengubah energi yang bekerja secara elektro-khemikal.

Alat ini menghasilkan tenaga listrik dari beragam jumlah bahan bakar dari luar (pada sisi

anoda-nya). Reaksi (kimia) ini berlangsung dalam elektrolit. Biasanya reaktan masuk

kedalam dan hasil reaksinya mengalir keluar, sementara elektrolitnya tetap berada dalam cell.

Fuel cell dapat bekerja secara terus menerus dengan sesungguhnya selama aliran-aliran yang

di perlukan tetap di pertahankan.

Berbeda dengan baterai yang menyimpan energi listriknya secara kimiawi dalam

sistem tertutup, fuel cell harus selalu menambah reaktan yang di komsumsinya.

Gambar 1: Battery (Sistem Tertutup)

Sumber: Power Plant Engineering


4/18

4

Lagi pula, sementara elektroda-elektroda dalam sebuah baterai bereaksi dan berubah

selagi baterai sedang diisi atau digunakan (change and rechanged), elektroda-elektroda

sebuah fuel cell adalah katalik dan secara relatif stabil.

Gambar 2: Sel bahan-bakar sistem terbuka


Banyak kombinasi-kombinasi bahan bakar dan oksidan yang bisa digunakan untuk

fuel cell. Sebuah Hydrogen Cell menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan oksigen

sebagai oksidannya. Bahan bakar lainnya termasuk hidrokarbon dan alkohol.

2.3 KomponenKomponen Penyusun Sel Pembakaran

2.3.1 Bahan Bakar

Bahan bakar merupakan bagan penting dari sel pembakaran yang dapat menyediakan

gas hidrogen pada reaksi diatas. Jenis bahan bakar yang digunakan biasanya berupa Gas

Alam (CH4) dan bahan bakar minyak. Kedua jenis bahan bakar ini dapat dibakar secara

elektrokimia untuk menghasilkan energi listrik melalui dua cara yaitu :

Cara I :

CH4 (g ) + H2O (g ) => CO (g ) + 3H2 (g )

Cara II :

CO (g ) + (H2O (g) => CO2 (g) + H2 (g )

Dari reaksi diatas bahan bakar yang kita gunakan akan menghasilkan gas hydrogen

yang nantinya berguna dalam reaksi sel pembakaran.

Hidrogen yang tersedia di alam hanya terdapat dalam air dan senyawa organik

berbentuk senyawa hidrokarbon(Metana ,Butana, Propana.), seperti gas alam, batubara, dan

biomassa. Oleh karena itu hidrogen harus diproduksi melalui penggunaan energi sebelum

hidrogen itu sendiri tersedia sebagai sumber energi. Pemotongan ikatan-ikatan kimia di dalam

air akan menghasilkan hidrogen yang dapat dipergunakan sebagai bahan bakar. Hidrogen

dapat dihasilkan melalui beberapa proses, di antaranya proses elektrolisa, fotoelektrokimia,

sel fotokimia, steam reforming, dan proses fotobiologi.


5/18

5

Hidrogen dapat pula dihasilkan dengan menggandeng sumber-sumber energi terbaru

seperti : energi air, energi surya, energi angin, dan energi panas bumi. Dalam kaitannya

dengan energi primer dan sekunder, maka dalam hal ini dapat dibedakan antara produksi

pembawa energi primer dengan produksi pembawa energi sekunder. Produksi energi primer

saat ini berarti produksi hidrogen dari bahan bakar fosil melalui reforming gas alam dan

batubara. Dalam penghasilan hydrogen ini , Senyawa penghasil hydrogen tidak perlu dibakar

untuk dapat menghasilkan hydrogen cukup dengan reaksi kimia saja. Hal inilah yang

membuat salah satu keistimewaan dari sel bahan bakar yang tidak menimbulkan polusi.

Sedangkan Produksi pembawa energi sekundernya adalah Hidrogen itu sendiri yang

nantinya akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan energi listrik.

2.3.2 Elektrolit

Adalah suatu zat yang dapat menghantarkan listrik. Pada sel pembakaran

elektrolit berfungsi membawa electron melalui sel dan ion yang larut didalam

setengah reaksi di setiap elektroda. Biasanya dipilih larutan basa sebagai

elektrolit sebab larutan asam biasanya menimbulkan masalah korosi Ada 3

jenis, elektrolit yang digunakan dalam sel pembakaran diantaranya :

a) Elektrolit Cair

Memiliki suhu kerja O sampai 200C

Contoh : KOH (Kalium Hidroksida)

b) Elektrolit Lumer

Memiliki suhu kerja 500C hingga 700C

Contoh : Alkali karbonat cair ( K2 CO3, Na2 CO3, Li2

CO3)

c) Elektrolit Padat

Memiliki suhu kerja diatas 700C

Contoh : Zr O2 ditambah CaO atau Y2O3Perubahan jenis elektrolit juga merekayasa jenis material dan sistem

elektrodanya. Beberapa jenis elektrolit yang telah dikembangkan para penemu

antara lain cairan alkali (alkali fuel cell/AFC), cairan karbonat (molten

carbonate fuel cells/MCFC), asam fosfat (phosphoric acid fuel cells/PAFC),

membran pertukaran proton (proton exchange membrane fuel cells/PEMFC),

serta oksida padat (solidoxide fuel cells/SOFC).

2.3.3 Elektroda


6/18

6

Elektroda berfungsi menghantarkan hidrogen ke dalam dan keluar dari sel

serta mempermudah pertukaran antara gas dan ion dalam lautan elekrolit. Anoda

sebagai kutub negative Sel Pembakaran merupakan elektroda yang akan

mengalirkan elektron yang lepas dari molekul hydrogen sehingga elektron

tersebut dapat digunakan di luar sirkuit. Pada materialnya elektroda dilengkapi

saluran-saluran agar gas hydrogen yang dapat menyebar ke seluruh permukaan

katalis. Katoda sebagai kutub elektroda positiffuel cell yang juga memiliki

saluran yang akan menyebarkan oksigen ke seluruh permukaan katalis. Katoda

juga berperan dalam mengalirkan elektron dari luar sirkuit ke dalam sirkuit

sehingga Elektron-elektron tersebut dapat bergabung dengan ion hydrogen dan

oksigen untuk membentuk air. Elektroda dapat berupa konduktor non reaktif

(karbon, platina). Platina adalah logam berat ,berwarna putih keabu-abuan ,tidak

korosif, sulit terjadi peleburan dan tahan terhadap sebagian besar bahan kimia .

Massa jenisnya 21,4 gr.cm3, koefisien muai panjangnya 9. 10

-6/ C, titik leleh

1775 C dan titik didih 4530 C resistivitasnya 0,1 mm2/m. Karbon dipilih sebagai

elektroda karena Tidak lumer, menghantarkan listrik, sifat tidak larut,

kemurnian kimianya, tahan terhadap kejutan termalkekuatan mekanisnya tinggi

2.4Prinsip Kerja Sel PembakaranPada prinsipnya sebuah sel pembakaran bekerja dengan prinsip diatas.

Gambar 3 : Prinsip Kerja Fuel Cell

Dua buah\ elektrode karbon yang tercelup dalam larutan elektrolit (dalam hal ini asam) dan

dipisahkan dengan sebuah pemisah gas. Bahan bakar, dalam hal ini hidrogen,

digelembungkan melewati permukaan satu elektrode melewati elektrode lainnya.


7/18

7

Ketika kedua electrode dihubungkan dengan beban luar, beberapa hal akan terjadi terjadi

yaitu :

a. Hidrogen menempel pada permukaan katalitik elektrode, membentuk ionion hidrogendan elektron-elektron.

b. Ion-ion hidrogen (H+) bermigrasi melewati elektrolit dan pemisah gas ke permukaankatalitik elektrode oksigen.

c. Secara simultan, elektron-elektron bergerak melewati lintasan luar (external circuit)pada permukaan katalitik yang sama.

d. Oksigen, ion-ion hidrogen, dan elektron bersatu pada permukaan electrodemembentuk air(H2O).

Bagian terpenting pada fuel cell adalah 2 lapis elektroda dan elektrolit. Elektrolit disini

adalah zat yang akan membiarkan ion lewat, namun tidak halnya dengan elektron. Pada

anoda, H2 dialirkan, kemudian platina (Pt) yang terkandung pada pada anoda akan bekerja

sebagai katalis, yang kemudian akan mengambil elektron dari atom hidrogen. Kemudian,

ion H+ yang terbentuk akan melewati elektrolit, sedangkan elektron tetap tertinggal di anoda.

Pada katoda, oksigen dialirkan. Kemudian, ion H+

yang melewati elektrolit akan berikatan

dengan oksigen menghasilkan air dengan bantuan platina yang terkandung pada katoda

sebagai katalis. Reaksi ini akan berlangsung jika ada elektron. Pada anoda, elektrontertinggal, sedangkan pada katoda membutuhkan elektron. Sehingga, jika anoda dan katoda

dihubungkan maka elektron akan mengalir. Hal ini lah yang menjadi prinsip dasar dari fuel

cell.

Tabel 2.4: Mekanisme Reaksi Pada Sel Bahan bakar

2.5Kelebihan dan Kelemahan Sel Pembakaran Kelebihan Sel Pembakaran2.5.1 Kelebihan

2.5.1.1Tidak Mengeluarkan Emisi Berbahaya (Zero Emission)


8/18

8

Sebuah sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila

memakai hydrogen murni. Tetapi, ketika memakai hidrogen hasil dari

reforming hidrokarbon / fosil (misalnya batu bara dan gas alam), maka

harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut

masih dapat dikategorikan zero emission.

2.5.1.2Efisiensi yang Tinggi (High Efficiency)

Oleh sebab fuel cell tidak menggunakan proses pembakaran dalam

konversi energi, maka efisiensinya tidak dibatasi oleh batas maksimum

temperature operasional (tidak dibatasi oleh efisiensi siklus Carnot).

Hasilnya, efisiensi konversi energi pada fuel cell melalui reaksi

elektrokimia lebih tinggi dibandingkan efisiensi konversi energi pada

mesin kalor (konvensional) yang melalui reaksi pembakaran.

2.5.1.3Cepat Mengikuti Perubahan Pembebanan (Rapid Load Following)Fuel cell memperlihatkan karakteristik yang baik dalam mengikuti

perubahan beban. Sistem Fuel cell yang menggunakan hidrogen murni

dan digunakan pada sebagian besar peralatan mekanik (misalnya motor

listrik) memiliki kemampuan untuk merespon perubahan pembebanan

dengan cepat.

2.5.1.4Temperatur Operasional RendahSistem fuel cell sangat baik diaplikasikan pada industri otomotif yang

beroperasi pada temperatur rendah. Keuntungannya adalah fuel cell

hanya memerlukan sedikit waktu pemanasan (warmup time), resiko

operasional pada temperatur tinggi dikurangi, dan efisiensi

termodinamik dari reaksi elektrokimia lebih baik

2.5.1.5Reduksi Transformasi EnergiKetika fuel cell digunakan untuk menghasilkan energi listrik, maka fuel

cell hanya membutuhkan sedikit transformasi energi, yaitu dari energi

kimia menjadi energi listrik. Bandingkan dengan mesin kalor yang

harus mengubah energi kimia menjadi energi panas kemudian menjadi

energi mekanik yang akan memutar generator untuk menghasilkan

energi listrik. Fuel cell yang diaplikasikan untuk menggerakkan motor

listrik memiliki jumlah transformasi energi yang sama dengan mesin

kalor, tetapi transformasi energi pada fuel cell memiliki efisiensi yang

lebih tinggi.


9/18

9

2.5.2 Kelemahan Sel Pembakaran2.5.2.1 Hidrogen yang Sulit Diproduksi

Hidrogen sulit untuk diproduksi dan disimpan. Saat ini proses produksi

hidrogen masih sangat mahal dan membutuhkan input energi yang

besar, artinya efisiensi produksi hidrogen masih rendah. Untuk

mengatasi kesulitan ini, banyak 20 negara menggunakan teknologi

reforming hidrokarbon / fosil untuk memperoleh hidrogen. Tetapi, cara

ini hanya digunakan dalam masa transisi untuk menuju produksi

hidrogen dari air yang efisien.

2.5.2.2Sensitif pada KontaminasiZat Asing Sel bahan bakar membutuhkan hidrogen murni, bebas dari

kontaminasi zat asing. Zat asing yang meliputi sulfur dan campuran

senyawa karbon dapat menonaktifkan katalisator dalam sel pembakaran

dan secara efektif akan menghancurkannya. Pada mesin kalor,

pembakaran dalam (internal combustion engine), masuknya zat asing

tersebut tidak menghalangi konversi energi melalui proses pembakaran.

2.5.2.3Harga Katalisator Platinum yang MahalSel pembakaran yang diaplikasikan pada industri otomotif memerlukan

katalisator yang berupa Platinum untuk membantu reaksi pembangkitan

listrik. Platinum adalah logam yang jarang ditemui dan sangat mahal.

Berdasarkan survey geologis ahli USA, total cadangan logam platinum

di dunia hanya sekitar 100 juta kg. Dan pada saat ini, diperkirakan

teknologi sel bahan bakar berkapasitas 50 kW memerlukan 100 gram

platinum sebagai katalisator. Misalkan penerapan teknologi sel bahan

bakar berjalan baik (meliputi penghematan pemakaian platinum pada

sel bahan bakar, pertumbuhan pasar sel bahan bakar rendah, dan

permintaan platinum rendah) maka sebelum tahun 2030 diperkirakan

sudah tidak ada lagi logam platinum. Untuk itulah diperlukan

penelitian untuk menemukan jenis katalisator alternative yang memiliki

kemampuan mirip katalisator dari platinum.

2.5.2.4Pembekuan


10/18

10

Selama beroperasi, sistem sel bahan bakar menghasilkan panas yang

dapat berguna untuk mencegah pembekuan pada temperatur normal

lingkungan. Tetapi, jika temperatur lingkungan terlampau sangat

dingin (-10 s.d. 20C), maka air 21 murni yang dihasilkan akan

membeku di dalam sel bahan baker dan kondisi ini akan dapat merusak

membran sel bahan bakar. Untuk itu harus didesain sebuah sistem yang

dapat menjaga sel bahan bakar tetap berada dalam kondisi temperatur

operasi normal.

2.5.2.5Memerlukan Teknologi Tinggi dan BaruPerlu dikembangkan beberapa material alternatif dan metode

konstruksi yang baru sehingga dapat mereduksi biaya pembuatan

sistem fuel cell. Diharapkan dimasa depan dapat dihasilkan sebuah

sistem fuel cell yang lebih kompetitif dibandingkan mesin bakar /

otomotif konvensional dan sistem pembangkit listrik konvensional.

Teknologi baru tersebut akan mampu menghasilkan reduksi biaya,

reduksi berat dan ukuran, sejalan dengan meningkatnya kehandalan

dan umur operasi (lifetime) sistem fuel cell. Penggunaan sistem fuel

cell dalam industri otomotif minimal harus memiliki umur operasi

4.000 jam (ekivalen 100.000 mil pada kecepatan 25 mil per jam) dan

dalam industri pembangkit listrik minimal harus memiliki umur operasi

40.000 jam.

2.5.2.6Ketiadaan Infrastruktur Infrastruktur produksi hidrogen yang efektifbelum tersedia.

Tersedianya teknologi manufaktur dan produksi massal yang handal

merupakan kunci penting usaha komersialisasi sistem fuel cell.

2.6 EFISIENSI SEL

Evaluasi kinerja sel bahan bakar diwakili dalam hal rapat arus pada permukaan

elektroda (kisaran 100-400 mA/cm2) pada suhu tertentu dan tekanan parsial reaktan dan

tegangan.

Biarkan, Vo = Tidak ada tegangan beban sel, Volt, DC

Vc = tegangan sel

Ic = Arus pada beban, Ampere Cell

Pc,= Cell kekuasaan, Watt


11/18

11

Vp = Polarisasi tegangan = drop tegangan dalam sel?

= Tidak ada tegangan beban VoPada tegangan beban V,

A = Permukaan daerah pada permukaan elektroda, m

Id = Arus densitas sel, = Ic/A. ... A/m ...

= Efisiensi

Selama tidak ada arus (tidak ada beban atau sirkuit terbuka), tegangan sel maksimum

dan disebut tidak ada tegangan beban (Vo).

Kinerja digambarkan oleh kurva aktual Vc vs Id. Peningkatan temperatur operasi dan

tekanan parsial, meningkatkan kinerja sel bahan bakar (peningkatan Vc dan Pc). Ada trade-off

antara kinerja yang lebih tinggi dan biaya yang lebih tinggi (untuk temperatur tinggi, desain

tekanan).

Kinerja sebuah sel bahan bakar dievaluasi oleh sel tegangan Vc vs elektroda kurva

kerapatan Id. Tegangan Cell Vc menurun dengan meningkatnya densitas arus karena

polarisasi di dalam sel. Oleh karena itu, kurva ini juga disebut kurva polarisasi dari sel bahan

bakar.

Polarisasi adalah kimia internal, listrik, efek termal dalam sel bahan bakarmengakibatkan inefisiensi. Polarisasi penyebab kehilangan energi internal dan diukur dengan

dalam hal polarisasi tegangan Vp.

Vp = vovc

VP = Polarisasi tegangan sel = drop tegangan

= Tidak ada tegangan beban Vo - Pada tegangan beban V.


12/18

12

Gambar 4: Kurva Polarisasi


Sebagai beban pada sel (Is A = I) meningkat, reaksi elektro-kimia internal mencoba

untuk menentang menyebabkan juga meningkat. Peningkatan kerugian internal dan drop

tegangan terminal Vc. Kerugian internal dan inefisiensi meningkat dengan saat ini disebut

polarisasi. Penurunan tegangan Vp disebut Polarisasi Tegangan VP.

Power per Cell Pc,

Power = Voltage Current

Pc = Vc 4

Kekuatan kenaikan sel dengan peningkatan kerapatan saat ini, dan mencapai titik

jenuh di karena efek polarisasi.

Gambar 5: Kurva keraparan arus-daya


13/18

13


Input daya - kerugian Polarisasi = Output daya

dan, daya Output / daya Input = Efisiensi ()

Dalam hal output energi akhir pilihan ini hanya 40% sampai 60% efisien - pengecualian

pada elektrolisis yang bisa sampai 80% efisien. Argumen advokasi sel bahan bakar adalah

bahwa siklus ini masih merupakan perbaikan untuk mobil. Efisiensi keseluruhan seperti 40%

jika menjalankan bahan bakar bukan dari 20% jika menjalankan mesin pembakaran internal.

Metode sederhana menghitung efisiensi () dari sel bahan bakar

0selbebanteganganadaTidak

bebanpadateganganCell

V

Vc

bebananpategangan t

teganganpolaritas-bebananpategangan t

Efisiensi sel bahan bakar bervariasi dengan densitas arus pada permukaan elektroda

karena Efek Polarisasi. Gambar.6 memberikan karakteristik khas. Daya yang hilang diubah

menjadi limbah panas dan dilepaskan ke atmosfer.

Gambar 6: Kurva daya dan efisiensi



14/18

14

Setelah mencapai tingkat kejenuhan, dan daya per sel mulai menurun. Kerugian

meningkat dan akan dikonversi ke limbah panas.

2.7 Jenis-Jenis Fuel Cell

Berdasarkan atas perbedaan elektrolit yang digunakan, fuel cell dapat dibagi menjadi

4 tipe. Keempat tipe tersebut, suhu dan skala energi yang dihasilkan pun berbeda. Empat tipe

tersebut bisa dipisah menjadi 2, yaitu yang bekerja pada suhu tinggi (dua tipe) dan pada suhu

rendah (2 tipe), antara lain :

a. Tipe pada suhu tinggi adalah MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC(Solid Oxide Fuel Cell). Kedua tipe ini berkerja pada suhu 500- 1000C. Pada

suhu tinggi, reaksi bisa berlangsung cepat, sehingga tidak diperlukan katalis

(Pt). Namun, pada suhu tinggi diperlukan bahan yang mempunyai durabilitas

bagus dan tahan terhadap korosi. MCFC bekerja pada suhu 650C, dan

elektrolit yang digunakan adalah garam karbonat (Li2CO3, K2CO3) dalam

bentuk larutan. Sedangkan SOFC bekerja pada suhu 1000C, dengan keramik

padat (misal, ZrO2) sebagai elektrolitnya. MCFC dan SOFC sendiri hingga

saat ini masih tahap lab, dan belum dikomersilkan. Diharapkan di masa depanbisa diterapkan dalan skala besar. Dan apabila teknologi dimana suhu kerja

bisa diturunkan berkembang, kemungkin kedua fuel cell tipe ini bisa

diterapkan dalam skala rumah tangga.

b. Sedangkan untuk tipe suhu rendah adalah PAFC (Phosphoric acid Fuel Cell)dan PEFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Pada kedua tipe ini,

berkerja pada suhu dibawah 200C. Keunggulan pada tipe ini adalah waktu

untuk mengaktifkannya cukup cepat dan bisa diterapkan dalam skala kecil.

Namun, karena memerlukan Pt, yang harganya cukup mahal, sebagai

elektroda, maka biayanya pun menjadi mahal. PAFC bekerja pada suhu

200C, dan asam fosfat (H3PO4) sebagai elektrolitnya. Ditemukan pada tahun

1967, dan sejak tahun 1980-an, khususnya di Jepang dan Amerika, mulai

dipergunakan pada hotel, rumah sakit, dan tempat lainnya. Diantara 4 tipe fuel

cell, tipe inilah yang paling cepat untuk dikomersialkan. PEFC bekerja pada

suhu dibawah 100C, membrane polimer sebagai elektrolitnya. Karena

menggunakan lapisan tipis membrane polimer, ukuran secara kesulurahan


15/18

15

sangatlah kecil. Dewasa ini, penggunaan fuel cell tipe ini sudah cukup luas

digunakan, mulai dari mobil hingga telepon seluler. Jenis fuel cell ditentukan

oleh material yang digunakan sebagai elektrolit yang mampu menghantar

proton. Pada saat ini ada beberapa jenis fuel cell, yaitu:

a) Alkaline Fuel Cell (AFC)b) Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)c) Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)d) Proton Exchange Membrane, juga disebut dengan Proton Electrolyt

Membrane (PEM)

e) Direct Methanol Fuel Cells (DMFC)f) Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)g) Biofuel Cellh) Microbial Fuel Cell

2.8 Pemanfaatan Sel Pembakaran

Saat Ini dan Masa Datang Secara umum, pemanfaatan sel bahan bakar antara lain :

a) Sebagai pembangkit tenaga listrik.b)

Dikembangkan sebagai batere pada handphone, laptop, MP3 player,kamera digital dan perangkat portabel lainnya.

Gambar 7: Fuel Cell yang digunakan pada Labtop


16/18

16

Gambar 8: Penerapan Fuel Cell pada MP3 player

c)

Pemakaian fuel cell pada rumah tangga untuk pembangkit tenagalistrik.

22 Penerapan fuel cell untuk skala rumah tangga sudah mulai

diterapkan sejak tahun 2005 yang lalu. Di Jepang sendiri sudah

terpasang sekitar 600 fuel cell skala rumah tangga. Dengan adanya

pemakaian fuel cell pada rumah tangga, maka sudah tidak

diperlukannya lagi kabel pengalir listrik (dari pembangkit listrik ke

rumah), sehingga loss dayanya menjadi nol. Selain itu, bila panas yang

dihasilkan bisa dimanfaatkan lagi, salah satunya untuk memanaskan

air. Dengan koordinasi seperti ini, maka tingkat efisiensi pemanfaatan

energi fuel cell bisa mencapai 80%.

d) Digunakan sebagai sumber energi listrik pada mobil.

Gambar 9: Mobil menggunakan Fuel Cell

e) Digunakan pada alat transportasi massal, seperti pada bis dan keretaapi.

Jenis fuel cell yang banyak digunakan pada perangkat elektronik

mobile

adalah DMFC (Direct Methanol Fuel Cell). DMFC merupakan salah


17/18

17

satu jenis PMFC, dengan methanol sebagai bahan bakarnya.

Keunggulan dari DMFC ini, terletak pada methanol. Berbeda dengan

hidrogen, yang sangat sulit untuk dibawa kemana-mana, methanol

dapat disimpan dalam botol plastik sehingga dapat dibawa ketika

bepergian. Namun, ada sisi negatif dari methanol, yaitu merupakan zat

yang berbahaya. Sehingga penggunaan methanol diperlukan kehati-

hatian tinggi. Mengingat methanol cukup berbahaya bagi manusia,

maka saat ini sedang dicari alternatif lainnya seperti ethanol atau

NaBH4 (yang dikembangkan oleh Millennium Cell Corp).


18/18

18

BAB 3

PENUTUP

Kesimpulan

Keuntungan energi hidrogen antara lain bebas polusi (emisi yang dihasilkan hanya

air), tidak berisik, beroperasi pada efisiensi yang lebih tinggi daripada mesin pembakaran

internal ketika bahan bakar mulai dikonversi menjadi listrik. Sedangkan kerugian energi

hidrogen dimana saat ini harganya lebih mahal daripada sumber energi yang lain,

infrastruktur yang ada saat ini belum dibuat untuk mengakomodasi bahan bakar hidrogen,

proses ekstraksi hidrogen membutuhkan bahan bakar fosil sehingga menyebabkan polusi,

dan hidrogen sulit dalam penyimpanan dan distribusi.

Hidrogen sangat potensial sebagai energi bahan bakar yang mendukung penciptaan

lingkungan yang bersih dan juga mengurangi ketergantungan mengimport sumber energi.

Sebelum energi memainkan peranan yang besar dan menjadi alternatif banyak fasilitas dan

sistem yang harus dipersiapkan, seperti fasilitas untuk memproduksi hidrogen, penyimpanan

dan pemindahannya. Konsumen akan membutuhkan bahan bakar yang ekonomis, teknologi

dan pengetahuan dalam penggunaan bahan bakar inisecara aman.

Perlu diperhatikan bahwa fuel cell (hydrogen fuel) ini sendiri sangat ramah

lingkungan, namun dalam memproduksi bahan bakar masih harus banyak yang diperhatikan.

Secara keseluruhan sangat mungkin terjadi penghematan energi. Walaupun sisi ramah

lingkungannya masih hanya di sisi pemanfaatan, bukan pembuatan fuel hydrogen. Dalam

dekade mendatang dengan harga minyak yang melangit serta kesadaran efisiensi energi,

maka teknologi hidrogen (fuel cell) akan menjadi sangat penting.

Documents

pembangkitan