stack . Efisiensi stack sel bahan bakar dapat diperkirakan dengan menggunakan
persamaan Sumber : Colleen Spiegel, 2008 :
2.23
2.7.3 Konfigurasi stack
Dalam desain stack bipolar tradisional, stack sel bahan bakar mempunyai banyak sel dalam bentuk seri, dan aktoda dari satu sel digabungkan dengan anoda dari
setiap sel selanjutnya. MEA, paking, plat bipolar, dan plat akhir adalah lapisan dari sel bahan bakar. Stack digabung menggunakan baut, batang, atau peralatan
tekanan lainnya untuk mengkelem sel tersebut secara bersama. Ketika memikirkan desain dari sel bahan bakar, hal - hal berikut ini harus diperhatikan :
Bahan bakar dan oksidan harus didistribusikan secara seragam melalui setiap sel, dan melewati area permukaan.
Temperatur harus seragam pada seluruh stack. Apabila mendesain sebuah sel bahan bakar dengan polymer electrolyte,
membran harus dikeringkan atau akan dibanjiri oleh air. Kehilangan hambatan harus dijaga pada kondisi minimum.
Stack harus disegel dengan baik untuk memastikan tidak terjadinya
kebocoran gas. Stack haruslah kokoh dan mampu untuk beradaptasi dengan lingkungan
dimana stack tersebut akan digunakan. Konfigurasi sel bahan bakar yang paling banyak ditemukan ditunjukkan pada
gambar 2.19. Setiap sel MEA dipisahkan oleh plat dengan ruang alir pada kedua sisinya untuk mendistribusikan bahan bakar dan oksidan. Plat akhir stack sel
bahan bakar hanya mempunyai satu sisi ruang alir. Mayoritas dari stack sel bahan bakar, mengabaikan tipe sel bahan bakar, ukuran, dan bahan bakar yang
digunakan, menggunakan konfigurasi ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.19. Konfigurasi stack sel bahan bakar stack 2 sel Sumber : Colleen Spiegel, 2008
2.7.4 Distribusi bahan bakar dan oksidan ke dalam sel
Performa sel bahan bakar bergantung terhadap laju aliran dari reaktan. Distribusi aliran yang tidak sama dapat menghasilkan performa yang tidak sama antara
setiap sel. Gas reaktan prelu untuk disuplai ke semua sel di dalam stack yang sama melalui manipol yang biasa digunakan. Beberapa stack bergantung kepada
manipol luar, ketika yang lainnya menggunakan sistem manipol internal. Satu keuntungan dari manipol eksternal adalah kesederhanaannya, dimana mengijinkan
penurunan tekanan yang rendah didalam manipol, dan menghasilkan distribusi aliran antara sel. Kekurangannya adalah bahwa aliran gas mungkin mengalir
dalam kondisi crossflow, yang mana dapat mengakibatkan distribusi temperatur melewati elektroda dan kebocoran gas. Distribusi gas manipol internal melewati
saluran di dalam sel itu sendiri. Keuntungan dari manipol internal adalah lebih fleksibel dalam arah aliran gas. Satu dari kebanyakan metoda yang biasa
digunakan adalah saluran yang terbentuk oleh lubang - lubang di dalam plat
Universitas Sumatera Utara
pemisah yang dibariskan seketika stack disusun. Manipol internal mengijinkan nilai yang tinggi atas fleksibilitas desain stack. Kekurangan utamanya adalah
desain plat bipolar mungkin menjadi sangat rumit, bergantung pada desain distribusi saluran alir bahan bakar. Manipol yang memberikan gas ke dalam sel
dan mengumpulkan gas mempunya ukuran yang tepat. Penurunan tekanan melalui manipol seharusnya menjadi hal penting yang harus diturunkan daripada
penurunan tekanan melalui setiap sel dalam hal untuk memastikan seragamnya distribusi aliran. Ketika menganalisa aliran untuk sel :
1. Aliran ke dalam setiap persimpangan harus sama dengan aliran yang
keluar dari setiap persimpangan tersebut. 2.
Aliran di setiap segment mempunyai penurunan tekanan yang merupakan fungsi dari laju aliran dan panjang yang dilewatinya.
3. Jumlah dari penurunan tekanan di sekeliling putaran tertutup harus nol.
Beberapa faktor yang perlu diperhatikan ketika mendesain stack manipol termasuk struktur manipol, ukuran, jumlah manipol, bentuk aliran gas secara
keseluruhan, kedalaman saluran gas, dan area yang aktif untuk reaksi elektroda. Lubang - lubang manipol dapat beragam dalam bentuk dari persegi sampai bulat.
Area dari lubang - lubang tersebut penting karena menentukan kecepatan dan tipe aliran. Bentuk aliran biasanya adalah bentuk-U aliran bolah balik, dimana aliran
outlet gas dalam arah berlawanan ke dalam inlet gas, atau bentuk-Z aliran paralel, dimana arah dari inlet dan outlet aliran gas sama seperti yang ditunjukkan
pada gambar 2.20 dan 2.21. Perubahan tekanan di dalam manipol lebih rendah daripada saluran gas pada elektroda dalam hal untuk memastikan distribusi aliran
yang seragam pada setiap sel didalam stack.
Gambar 2.20. Manipol tipe U Sumber : Colleen Spiegel, 2008
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.21. Manipol Tipe Z Sumber : Colleen Spiegel, 2008
Untuk aliran laminar Re 2300, koefisien gesek f untuk saluran melingkar adalah Sumber : Colleen Spiegel, 2008 :
2.24 Dinding - dinding dari manipol sel bahan bakar diasumsikan kasar
ketika stack mempunyai plat bipolar yang terkelem bersama. Koefisien gesekan untuk aliran turbulen adalah fungsi dari kekasaran dinding. Koefisien gesek
adalah Sumber : Colleen Spiegel, 2008 2.25
dimana adalah kekasaran relatif, dimana dapat sebesar 0,1.
2.8 Sistem pada sel bahan bakar
