Air – Cathode Sistem Dua Ruang Berbentuk Kubus Sumber: Kim et al. 2007
11
Tabel 1 Perbandingan kinerja setiap tipe reaktor MFCs
No. Tipe Reaktor
Membran Substrat
Catholyte Anoda
Katoda Daya Listrik Maksimum
mWm
2
Harga Pembuatan Rp
1. Air – Cathode MFCs
Sistem Ruang Tunggal Reaktor Kubus
Sumber: Liu et al. 2005
Nafion – 117 glukosa
- Toray carbon
paper carbon cloth
diselimuti 0,5 mgcm
2
katalis platinum
262 670.000
limbah rumah tangga 28
asetat 506
butirat 305
- glukosa
- Toray carbon
paper carbon cloth
diselimuti 0,5 mgcm
2
katalis platinum
494 250.000
limbah rumah tangga 146
2. New Bottle Reactor
MFC Sumber: Watson dan Logan
2010 -
limbah rumah tangga+glukosa
- carbon brush
graphite brush 1430
910.000 plain carbon
600 graphite fiber
1100. -
kultur Shewanella oneidensis
MR-1+laktat -
carbon brush graphite brush
770 3.
Air – Cathode Sistem
Dua Ruang Reaktor Kubus Sumber: Kim
et al. 2007
Nafion -117 limbah rumah tangga +
glukosa -
Toray carbon paper
Carbon cloth diselimuti 0,5
mgcm
2
katalis platinum
514 500.000
Anion Exchange Membran
610 4.
H-Type dengan Catholyte
Sumber: You et al. 2006
CEM CMI-7000 -
permanganat carbon paper
carbon cloth 116
1.100.000 ferisianida
26 oksigen terlarut
10 5.
Tubular Packed Bed Reactors
Rabaey et al.
2005 CEM CMI-7000
limbah rumah tangga ferisianida
graphite mat graphite
granules 25
940.000 glukosa
38 asetat
48 6.
Membran-less Continue Tubular
Flow Jang et al.
2004 -
limbah rumah tangga -
graphite felt grafit terlapisi
platinum 560
1.770.000 Keterangan: harga yang tercantum merupakan hasil perhitungan prediksi dan pembulatan dengan asumsi harga alat dan bahan tidak berubah signifikan di pasaran asumsi bahwa kurs
tukar 1 US = Rp 10.000 pada tahun 2014 harga yang tercantum merupakan harga pembuatan alat dengan mengganti bahan reaktor botol dengan acrylic tabung
Adapun fungsi catholyte sendiri adalah sebagai katalis untuk katoda dalam menerima elektron dari kawat maupun yang melewati membran. Pada uji yang
telah dilakukan selama ini belum terlihat adanya penggunaan catholyte pada reaktor microbial fuel cell sistem ruang tunggal. Analisis sementara adalah
umumnya catholyte ini bersifat reduktif yang bertujuan mengikat kelebihan H
+
atau kation-kation hasil dari reaksi yang dikeluarkan oleh mikrob, sehingga apabila catholyte bercampur pada sisi reduktif akan menghambat siklus
metabolisme mikrob. Pada sisi reduktif, setelah terjadi pengeluaran anion yang seharusnya menjadi bersifat oksidatif pada mikrob sehingga siklus tersebut dapat
berulang menjadi terhambat. Terhambatnya siklus tersebut karena suasana pada lingkungan mikrob tetap reduktif akibat adanya catholyte.
Komponen MFC yang penting lainnya yaitu elektroda. Dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa bermacam-macam jenis elektroda dapat digunakan pada MFC.
Perbandingan performa elektroda terwakili pada prototype new bottle reactor MFC pada Tabel 1, dengan menggunakan substrat yang sama yaitu limbah rumah
tangga+glukosa dan dengan menggunakan elektroda yang sama untuk ketiga perlakuan pada sisi katoda, daya listrik maksimum yang dihasilkan oleh graphite
brush
sebesar 1430 mWm
2
lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan plain carbon
dan graphite fiber secara berurutan sebesar 600 mWm
2
dan 1100 mWm
2
. Pada MFC, performa katoda lebih berpengaruh terhadap kenaikan dan penurunan
performa MFC daripada anoda. Hal ini terlihat pada Gambar 9, dengan ada atau tidaknya membran performa anoda tidak berbeda nyata jika dibandingkan pada
katoda.
Menurut Liu et al. 2005, dengan adanya pengurangan jarak antar elektroda pada prototype reaktor air-cathode dapat meningkatkan daya listrik dua kali lipat
dari pada sebelumnya. Terlihat bahwa perlakuan yang diterapkan kepada katoda dapat berpengaruh terhadap performa MFC. Jika dilihat dari Gambar 10,
pembesaran luasan permukaan elektroda dapat berpengaruh langsung terhadap kenaikan daya listrik yang dihasilkan. Hal ini dapat diperkuat dengan percobaan
Zheng et al. 2011 yang menunjukkan pada model microbial fuel cell dan perlakuan yang sama penggantian anoda dari plat karbon carbon plate menjadi
graphite brush
dapat menaikkan daya listrik dari 64 mWm
3
menjadi 75 mWm
3
. Dalam Watson dan Logan 2010, graphite brush dikatakan mempunyai luas area
permukaan lebih besar untuk pertumbuhan bakteri exoelectogenic. Luas permukaan yang dimaksud bukan secara fisik terlihat besar melainkan luas
Gambar 9 Grafik perbandingan performa elektroda dengan dan tanpa membran CEM Liu et al. 2004