Fuel Cell

Fuel cell  atau sel bahan bakar merupakan salah satu solusi atas tantangan krisis energi dunia. Mengapa demikian? Simak pembahasan berikut ini.

Mengapa harus fuel cell  ?

Meningkatnya jumlah penduduk dan kemajuan tekhnologi menyebabkan meningkatkan kebutuhan energi pula yang harus terpenuhi untuk terus menunjang kehidupan manusia.

Padahal sumber energi listrik maupun bahan bakar dunia saat ini telah kita ketahui sebagian besarnya berasal dari minyak bumi dan batu bara yang sewaktu-waktu bisa habis.

Krisis energi, selalu menjadi momok dan tantangan besar bagi para peneliti yang harus terpecahkan untuk keberlangsungan kehidupan manusia dimasa depan yang lebih baik.

Pencarian akan sumber energi terbarukan sudah sangat pesat dalam beberapa dekade terakhir ini. Mulai dari PLTA, PLTS, PLTB maupun PLTPB mulai didirikan untuk ikut menyuplai kebutuhan listrik.

sedangkan untuk bahan bakar mulai digunakan bio massa untuk menghasilkan biodiesel, bioethanol serta biogas.

Hal tersebut memberikan harapan yang cerah untuk menjawab tantangan krisis energi dan peradaban manusia terus bisa berkembang.

Namun ada teknologi yang belum banyak diketahui oleh khalayak ramai yaitu fuel cell atau sel bahan bakar.

Fuel cell ini bisa menjadi jawaban atas pertanyaan tentang energi yang terbarukan dan ramah lingkungan karena hanya dengan prinsip elektrokimia.

Hidrogen dan oksigen dapat menghasilkan listrik dari elektron yang mengalir dari anoda ke katoda dan akan menghasilkan air sebagai hasil reaksinya, sehingga benar benar tidak menghasilkan limbah yang dapat merugikan lingkungan.

Fuel cell ini sangat berpotensi dijadikan sebagai sumber energi listrik maupun tekhnologi untuk pengembangan alat transportasi bahan bakar terbarukan.

Pengertian fuel cell  

Fuel Cell adalah perangkat elektrokimia yang mengubah energi kimia menjadi energi listrik.

Dengan memanfaatkan kecendrungan hidrogen dan oksigen untuk bereaksi dimana operasi jangka panjangnya dapat terus menerus terjadi selama bahan bakarnya dapat terus dialirkan berupa hidrogen dan oksigen.

Gas hidrogen dan oksigen secara elektrokimia berubah menjadi air dan menghasilkan listrik.

Sejarah fuel cell 

Fuel cell diperagakan oleh Sir William R.G, seorang ahli fisika pada tahun 1839, melakukan reaksi balik elektrolisis air, dengan elektrode platina.

Charles L dan Ludwig M pertama kali menggunakan istilah fuel cell, saat membuat mesin generator dengan menggunakan udara dan gas arang di tahun 1889.

Peneliti Francis Bacon tahun 1932 bisa mengembangkan fuel cell. Penerapan fuel cell dalam penggunaan praktis baru bisa dilakukan tahun 1959 sebagai penghasil tenaga listrik untuk alat las dengan kapasitas 5 kWh.

Pada tahun 1950 pihak NASA melakukan pemanfaatan untuk program angkasa luar untuk pesawat roket Appolo dan Gemini.

Selama lebih dari 30 tahun, US Department of Technology telah melakukan banyak penelitian serta pengembangan dan pada tahun 1987, fuel cell mulai diterapkan pada kendaraan.

Prinsip kerja fuel cell 

Fuel cell bekerja berdasar prinsip elektrokimia, cell ini akan memproduksi energi listrik arus searah. Fuel cell  terdiri atas anoda, katoda, dan elektrolit.

Elektrolit disini hanya dapat menghantar ion/proton (H⁺), sedangkan elektron tidak dapat melewati elektrolit.

Prinsip kerjanya yaitu hidrogen dialirkan menuju sisi anoda sedangkan oksigen dialirkan menuju sisi katoda.

Pada anoda terjadi pemisahan hidrogen menjadi elektron dan proton (H⁺). Ion hidrogen ini kemudian melewati elektolit dan bertemu dengan oksigen serta elektron di katoda dan menghasilkan air.

Elektron-elektron yang mengalir dari anoda ke katoda inilah yang menghasilkan arus listrik.

Reaksi yang terjadi:

Anoda = 2H₂ –> 4H⁺ 4e

Katoda = O₂ + 4H⁺ + 4e –> 2H₂O

Reaksi total = 2H₂ + O₂ –> 2H₂O + energi + panas

Macam-macam fuel cell 

Fuel cell mempunyai beberapa macam yaitu:

1. Alkaline Fuel Cell (AFC)

Merupakan fuel cell yang menggunakan elektolit KOH  dan biasanya digunakan untuk pesawat ruang angkasa, dan kendaraan.

2. Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)

Merupakan fuel cell yang menggunakan elektolit polymer elektrolyt (H⁺)  dan biasanya digunakan untuk kendaraan (sedan, bis, minivan), stasiun pembangkit panas

3. Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)

Merupakan fuel cell yang menggunakan elektolit phosphor acid dan biasanya digunakan untuk stasiun pembangkit panas, kendaraan

4. Proton Exchange Membrane (PEM)

Merupakan fuel cell yang menggunakan elektolit molten carbonate dan biasanya digunakan untuk stasiun pembangkit energi panas, pembangkit energi listrik

5. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

Merupakan fuel cell yang menggunakan elektolit lapisan keramik dan biasanya digunakan untuk pembangkit energi panas, penggabung stasiun pembangkit dengan turbin gas

6. Direct Methanol fuel cell (DMFC)

Merupakan fuel cell yang menggunakan elektolit polymer elektrolyt dan biasanya digunakan untuk kendaraan

7. Microbial Fuel Cell (MFC)

Merupakan fuel cell yang menggunakan mikroba.

Keunggulan fuel cell  

1. Memiliki efiesiensi tinggi (60%-70%)
2. Ramah lingkungan (tidak berisik, emisi rendah)
3. Tidak menghasilkan limbah karena hasilnya adalah air (H₂O)

Kelemahan fuel cell  

            Kelemahan yang menjadikan fuel cell belum banyak diaplikasikan untuk skala besar adalah pemilihan bahan sebagai sumber bahan bakar (hidrogen), elektrolit yang sesuai serta elektrode yang cukup mahal.

Demikianlah pembahasan lengkap mengenai fuel cell dan jenis-jenisnya. Semoga bermanfaat dan menambah wawasan kita semua.