Gambar 2.6 Alur kerja MCFC Sumber:
http:www1.eere.energy.govhydrogenandfuelcellsfuelcellsfc_types.html Solid Oxide Fuel Cell
SOFC menggunakan bahan keramik yang keras dan tidak mudah berkarat sebagai elektrolit. Karena elektrolit dari SOFC ini
bersifat padat, sel bahan bakar tidak harus dibuat di dalam plat seperti sel bahan bakar jenis lainnya. SOFC ini diharapkan dapat memiliki efisiensi 50
– 60 untuk mengubah bahan bakar menjadi listrik.
Regenerative Fuel Cell menghasilkan listrik dari hidrogen, oksigen,
membangkitkan panas dan air sebagai bahan bakar, seperti sel bahan bakar lainnya. Regenerative fuel cell juga dapat menggunakan elektrolisa dari solar
power atau sumber lainnya untuk membagi kelebihan air menjadi bahan bakar
hidrogen dan oksigen. Sel bahan bakar jenis ini sedang dikembangkan oleh NASA dan perusahaan lainnya.
2.4 Komponen - komponen sel bahan bakar
Adapun komponen – komponen dari sel bahan bakar dapat terlihat seperti
pada gambar 2.7.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.7 Komponen - komponen Sel bahan bakar Sumber : Colleen Spiegel, 2008
Tabel 2.2 komponen dasar dari PEM Fuel Cell Komponen
Kegunaan Bahan yang biasa
digunakan Polymer
Electrolyte Membrane
Memungkinan proton daripada hidrogen untuk mengalir dari anoda
menuju katoda Persulfonic Acid
Membrane Nafion
112, 115, 117 Catalyst layers
Memisahkan bahan bakar menjadi proton dan elektron. Proton kemudian
disatukan dengan oksidan untuk membentuk air pada katoda sel bahan
bakar. Elektron lalu mengalir menghasilkan daya
Platinum carbon catalyst
Universitas Sumatera Utara
Gas diffusion layers
Memungkinkan bahan bakar oksidan untuk mengalir melalui lapisan
Polymer Electrolyte Membrane. Carbon cloth atau
toray paper
Flow field plates Mengalirkan bahan bakar dan oksidan
ke gas diffusion layer Graphite, Stainless
Steel Gaskets
Mencegah terjadinya kebocoran bahan bakar, dan membantu mendistribusikan
tekanan secara merata Silicon , teflon
End plates Menahan lapisan Stack tetap pada
tempatnya. Stainless steel,
Graphite, Polyethylene, PVC
Sumber : Colleen Spiegel, 2008
2.5 Aplikasi sel bahan bakar
Aplikasi sel bahan bakar antara lain digunakan untuk : Transportasi
Pada segi transportasi, para ilmuwan memberikan spekulasi bahwa kendaraan dengan sel bahan bakar akan menjadi komersial pada beberapa
tahun yang akan datang. Sampai saat ini 50 bus bertenaga sel bahan bakar digunakan di Amerika Utara dan Selatan, Eropa, Asia dan Australia.
Pada April 1999, terbentuklah sebuah lembaga bernama California Fuel cell Partnership
yang terdiri atas DaimlerChrysler, the California Air Resources Board, the California Energy Commission, Ballard Power,
Ford, Shell dan Texaco. Yang memiliki tujuan utama untuk memperkenalkan teknologi sel bahan bakar kepada para pengendara mobil
dengan memberikan demonstrasi - demonstrasi terhadap sel bahan bakar ini. Sampai saat ini General Motors, Honda, Hyundai, Nissan, Toyota,
Volkswagen, British Petroleum, Exxon Mobil, Xcellsis, US Department of Energy dan US Department of Transportation juga sudah bergabung ke
dalam lembaga ini.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.8 Contoh Aplikasi sel bahan bakar pada segmen transportasi di Australia
Sumber : http:en.wikipedia.orgwikiFile:Hydrogen_fuel_cell_bus.jpg Telekomunikasi
Saat ini, beberapa jaringan internet dan jaringan komunikasi yang lainnya juga menggunakan sel bahan bakar. Sel bahan bakar dibuktikan hampir
100 dapat diandalkan untuk penggunaan pada sektor telekomunikasi ini.
Power stations Energi listrik yang dibutuhkan oleh dunia ini semakin lama semakin
meningkat. Di Amerika Serikat kebutuhan akan energi listrik meningkat kira - kira 2,4 IEA, 1997, dan di negara - negara berkembang
kebutuhan akan energi listrik meningkat rata - rata 6 Khatib,1998. Sampai saat ini lebih dari 2500 sistem sel bahan bakar telah dipasang di
rumah sakit, hotel, gedung perkantoran, dan sekolah – sekolah. Sistem ini
dipasang pada daerah – daerah yang memang belum terjangkau oleh
Universitas Sumatera Utara
listrik. Selain itu sel bahan bakar ini memiliki kelebihan tidak menimbulkan polusi.
Gambar 2.9 Fuel cell distributed power plant Sumber :
http:peswiki.comindex.phpDirectory:How_Much_is_One_1_Megawa tt
Gambar 2.9 menunjukkan sebuah power plant oleh Nedstack, diinstalasikan pada bulan Juli tahun 2011yang terdiri atas 12.600 stack sel
bahan bakar dengan kapasitas 1MW. Micro Power
Beberapa kelebihan yang didapatkan apabila aplikasi sel bahan bakar diterapkan ke micro power antara lain adalah pengguna barang
– barang elektronik dapat memperoleh kekuatan baterai yang jauh lebih kuat dengan
teknologi sel bahan bakar, handphone dapat digunakan selama 30 hari tanpa recharging, laptop dapat digunakan selama 20 jam tanpa
recharging. Beberapa keuntungan yang didapatkan dari penggunaan sel bahan bakar antara
lain adalah : -
Sel bahan bakar berpotensi untuk beroperasi pada tingkat efisiensi yang tinggi,
- Terdapat banyak alternatif untuk bahan bakar, dan metode pendistribusian
bahan bakar ke dalam sel bahan bakar,
Universitas Sumatera Utara
- Memiliki desain bentuk yang sangat presisi,
- Tidak menghasilkan polusi
- Tingkat perawatan yang cukup rendah karena sel bahan bakar tidak
mempunyai bagian yang bergerak -
Tidak perlu diisi ulang, dan menghasilkan daya langsung setelah dialirkan bahan bakar.
Selain terdapat berbagai keuntungan dari sel bahan bakar ini, tentu saja juga terdapat beberapa kekurangan yang antara lain adalah :
- Membutuhkan biaya yang cukup besar dikarenakan kebutuhan material
dengan sifat – sifat tertentu. Namun saat ini sedang dikembangkan
material yang membutuhkan biaya yang cukup kecil, termasuk didalamnya platinum dan Nafion,
- Reformasi teknologi bahan bakar membutuhkan biaya yang besar dan
membutuhkan tenaga untuk menjalankan sel bahan bakar. -
Jika digunakan bahan bakar lain selain hidrogen untuk sel bahan bakar, maka performa dari sel bahan bakar akan berkurang seiring berjalannya
waktu akibat dari korosi pada katalis dan sisa – sisa elektrolit.
2.6 Pemodelan sel bahan bakar mikro