• Katalis Pada komponen ini akan terjadi proses reduksi-oksidasi gas dimana proton
dan elektron akan dihasilkan. Dengan ketebalan yang cukup kecil 5-50 mikrometer diharapkan mempunyai kontak yang cukup baik dengan
membran, sehingga akan terjadi mekanisme transfer proton yang cukup baik. Berkaitan dengan reduksi-oksidasi dan air yang dihasilkan sebagai
hasil reaksi katoda maka hal lain yang dipersyaratkan adalah komponen ini mengandung bahan yang bersifat konduktif terhadap elektron dan
bersifat hidrofobik terhadap air. Oleh karena itu proses penggabungan antara ketiga bahan tersebut diperlukan teknologi dan ilmu yang tidak
mudah. • Gas Difusi
Komponen dengan ketebalan 100-300 mikrometer adalah komponen yang berhubungan langsung dengan lapisan katalis, dibuat dari bahan yang
berpori, bersifat konduktif terhadap elektron dan bersifat hidrofobik, sehingga mampu mendistribusikan gas dan air sekaligus sebagai transfer
elektron • Current Collector
Komponen ini terdapat pada bagian luar satu unit sel yang merupakan plate current collector
yang mengandung machine gas flow field. Karakteristik penting dari current collector ini adalah bersifat konduktif
terhadap elektron, mampu mendistribusikan gas dan impermeable terhadap gas.
2.4 Hidrogen
Hidrogen sedang dikembangkan sebagai media penyimpanan energi. Hidrogen bukanlah sumber energi utama, namun metode penyimpanan energi
yang portable, karena hidrogen harus dibuat oleh sumber energi lain. Namun, sebagai media penyimpanan energi, mungkin akan signifikan jika dilihat perannya
sebagai energi alternatif. Hidrogen dapat digunakan pada mesin pembakaran internal konvensional
atau pada sel bahan bakar yang mengubah energi kimia secara langsung menjadi
Universitas Sumatera Utara
energi listrik tanpa pembakaran. Proses produksi hidrogen membutuhkan proses pengubahan gas alam oleh uap, atau dengan cara yang mungkin lebih ekologis,
elektrolisis air menjadi hidrogen dan oksigen. Cara yang lama menghasilkan karbondioksida dalam prosesnya sebagai hasil sampingan.
Kehilangan energi terjadi pada siklus penyimpanan hidrogen dari produksinya untuk pemakaian langsung pada kendaraan, pengembunan atau
kompresi, dan konversi kembali menjadi listrik, serta siklus penyimpanan hidrogen untuk pemakaian sel bahan bakar stasioner seperti kombinasi mikro
panas dan energi dengan biohidrogen, pengembunan atau kompresi, dan konversi menjadi listrik.
Dengan energi alternatif yang tidak bisa selalu tersedia seperti energi angin dan matahari, output dari kedua energi itu mungkin dapat menjadi energi
listrik untuk melakukan elektrolisis. Apapun kemungkinannya, apakah kemampuan konversi energi matahari dan angin menjadi listrik cukup rendah atau
energi yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi hidrogen cukup besar, hidrogen hanya akan menjadi media penyimpanan energi dan digunakan hanya
jika dibutuhkan. Ahli nuklir menyatakan bahwa menggunakan energi nuklir untuk
menghasilkan hidrogen akan menyelesaikan masalah efisiensi di dalam memproduksi hidrogen. Mereka menggaris bawahi kemungkinan menggunakan
pembangkit listrik tenaga nuklir pada kapasitas penuh terus menerus dengan tetap menyalurkan energi listrik ke jaringan transmisi listrik setempat pada beban
puncak. Hal ini berarti efisiensi lebih besar juga bagi PLTN tersebut. Reaktor generasi keempat dari PLTN memiliki potensi untuk memisahkan hidrogen dari
air dengan cara termokimia menggunakan panas nuklir di siklus iodin-sulfur. Penyimpanan hidrogen di bawah tanah adalah kegiatan penyimpanan
hidrogen dalam gua, kubah garam, atau ladang gas alam dan minyak yang telah habis. Sejumlah besar gas hidrogen telah disimpan oleh Imperial Chemical
Industries di gua bawah tanah sejak beberapa tahun yang lalu tanpa kesulitan
berarti. Penyimpanan sejumlah besar hidrogen di bawah tanah dapat difungsikan
Universitas Sumatera Utara
sebagai penyimpanan energi massal yang penting untuk aspek keekonomian hidrogen pada masa depan.
Gas hidrogen adalah gas yang mudah terbakar. Gas hidrogen bersifat eksplosif jika membentuk campuran dengan udara dengan perbandingan volume
4-75 dan dengan klorin dengan perbandingan volume 5-95. Disebabkan gas hidrogen sangat ringan maka api yang disebabkan pembakaran gas hidrogen
cenderung bergerak ke atas dengan cepat sehingga mengakibatan kerusakan yang sangat sedikit jika dibandingkan dengan api yang berasal dari pembakaran
hidrokarbon. Reaksi spontanitas ini biasanya di picu oleh adanya kilatan api, panas, atau cahaya matahari.
Entalpi pembakaran gas hidrogen adalah -256 kJmol dengan reaksi: 2 H
2
g + Og = 2H
2
Ol + 572 kJ Hidrogen sangat reaktif dan bereaksi dengan setiap unsur yang bersifat
oksidator dan bersifat lebih elektronegatif dibandingkan hidrogen seperti golongan halida. Hidrogen dapat bereaksi secara spontan dengan klorin dan florin
pada temperatur kamar membentuk hidrogen halida. Hidrogen juga dapat membentuk senyawa dengan unsur yang kurang bersifat elektronegatif misalnya
logam dengan membentuk hidrida. Kelarutan hidrogen dalam pelarut organik sangat kecil jika dibandingkan dengan kelarutannya dalam air. Hidrogen dapat
terserap dalam metal seperti baja. Penyerapan hidrogen oleh baja ini menyebabkan baja bersifat mudah patah sehingga menyebabkan kerusakan dalam
pembuatan peralatan. Dengan sifat ini maka ilmuwan dapat menyimpan gas hidrogen dalam logam platinum.
Pada suhu normal hidrogen terdapat dalam bentuk diatomiknya akan tetapi pada suhu yang sangat tinggi hidrogen terdisosiasi menjadi atom-atomnya. Atom
hidrogen sangat reaktif dan dapat bereaksi dengan oksida logam seperti perak, tembaga, timbal, bismuth, dan raksa untuk menghasilkan logam bebasnya.
Hidrogen tersedia dalam air dan senyawa organik dalam bentuk senyawa hidrokarbon. Pemotongan ikatan-ikatan kimia di dalam air akan menghasilkan
hidrogen yang dapat dipergunakan sebagai bahan bakar. Hidrogen dapat
Universitas Sumatera Utara
dihasilkan melalui beberapa proses seperti: elektrolisa, fotoelektrokimia, stream reforming
, fotobiologi, dan lain lain. Hidrogen dapat pula dihasilkan dengan menggandeng sumber-sumber
energi alternatif, seperti : energi air, energi surya, energi angin, dan energi panas bumi. Hidrogen yang dihasilkan dapat disimpan dalam bentuk gas atau cair,
sedangkan transportasi dan distribusinya dapat dilakukan dengan berbagai cara. Karena hidrogen hanya ditemukan di alam dalam bentuk senyawa, maka hidrogen
harus diproduksi melalui penggunaan energi sebelum hidrogen tersebut tersedia sebagai sumber energi. Dalam hal ini dapat dibedakan antara produksi dengan
pembawa energi primer dan produksi dengan pembawa energi sekunder. Produksi energi primer saat ini berarti produksi hidrogen dari bahan bakar fosil melalui
pembentukan gas alam dan batubara. Proses lebih lanjut dari produksi ini masih dalam penelitian dan pengembangan.
Teknologi produksi hidrogen yang saat ini unggul adalah gasifikasi dari biomassa, serta produksi langsung hidrogen dari algae dengan radiasi surya. Salah
satu produksi hidrogen yang saat ini dikenal adalah dari listrik melalui elektrolisa. Produksi hidrogen langsung dengan elektrolisa air, terutama dihubungkan dengan
pembangkit listrik tenaga air, sedangkan produksi hidrogen secara tidak langsung melalui listrik pembawa energi. Dekomposisi air dengan elektrolisa terdiri dari
dua reaksi yang terjadi pada dua elektroda. Kedua elektroda ini dipisahkan oleh elektrolit yang konduktif ion. Hidrogen diproduksi pada elektroda negatif katoda
dan oksigen pada elektorda positif anoda. Pertukaran muatan terjadi melalui aliran ion. Untuk menjaga gas yang diproduksi terpisah, dua area reaksi
dipisahkan oleh separator konduktif ion, sedangkan energi untuk pemisahan air didapatkan dari listrik.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Struktur dari Proton Exchange
