FUEL CELL SEBAGAI APLIKASI ENERGI TRANSF

FUEL CELL SEBAGAI APLIKASI ENERGI TRANSFER ELEKTRON
Tugas ini bertujuan untuk memenuhi tugas dalam perkuliahan Kimia Kontekstual
Pengempu : Dr. Drs. I Ketut Gede Dharma Putra, M.Sc

Kelompok 1 :

1.
2.
3.
4.
5.
6.

I Made Trimastiya
Catharina Maria Prajna Widya
Ni Made Luh Sukarningsih
Ni Kadek Dyan Mustika Sri Wahyuni
Kresna Murti Wasudewa
Wildan Alfa Rozin

1408105031

1408105001
1408105018
1408105044
1408105062
1408105003

PROGRAM STUDI KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS UDAYANA
2014

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa penulis dapat
menyelesaikan tugas yang berjudul “Fuel Cell Sebagai Aplikasi Energi Transfer Elekron”
dengan lancar.
Penulisan

tugas

ini

bertujuan

untuk

menjelaskan

tentang

Energi

Transfer

Elektron.Dalam penyelesaian tugas ini, kami sedikit mengalami hambatan, terutama
disebabkan oleh kurangnya informasi yang lengkap. Namum berkat bimbingan dan dukungan
dari berbagai pihak, akhirnya laporan ini terselesaikan. Karena itu, kami ingin mengucapkan
terima kasih kepada :
1. Dr. Drs. I Ketut Gede Dharma Putra, M.Sc selaku dosen Kimia yang telah
memberikan kepercayaan dan kesempatan kepada kami untuk membuat karya tulis

ini.
2. Teman – teman kami yang telah memberikan bantuan baik secara moral maupun
spiritual.
3. Dan semua pihak yang telah membantu kami baik secara langsung maupan tidak
langsung yang tidak dapat kami sebutkan satu per satu..
Semoga tugas ini bisa bermanfaat bagi pembaca pada umumnya dan kami pada
khususnya, kami menyadari bahwa dalam pembuatan tugas ini masih jauh dari sempurna
untuk itu kamimengaharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun demi perbaikan
kearah kesempurnaan. Akhir kata penulis sampaikan terimakasih.

Penulis, September 2014

BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Energi adalah salah satu kebutuhan manusia dalam kehidupan sehari-hari yang paling
penting. Sumber energi sangat diperlukan oleh manusia untuk keidupan sehari hari seperti
untuk memasak, transportasi, elektronik seperti TV dan komputer. Salah satu sumber energi
utama untuk keperluan tersebut adalah baterai, atau yang disebut dengan sel elektrokimia.
Studi hubungan antara reaksi kimia dan aliran listrik disebut elektrokimia.Reaksi

elektrolisis, dimana perubahan non-spontan terjadi dengan mengalirkan arus listrik melalui
sistem kimia, adalah termasuk elektrokimia.Reakai spontan reduksi-oksidasi (reaksi redoks)
yang dapat manghasilkan listrik juga termasuk elektrokimia.Perubahan yang terjadi dalam
suatu sistem kimia karena reaksi elektrolisis dan reaksi redoks dibahas dalam reaksi
elektrokimia.
Reaksi elektrokimia sangat penting dalam mempelajari ilmu kimia dan juga aktivitas
sehari-hari.Melalui reaksi elektrokimia dapat diperoleh informasi mengenai perubahan energi
reaksi kimia sehingga membantu menganalisa sistem-sistem kimia.Pengaruh reaksi
elektrokimia pada masyarakat modern hampir ditemukan dimana-mana.Dan semua sumber
energi listrik kecil (baterai) diperoleh dari reaksi elektrokimia reduksi-oksidasi. Salah satu
dari sumber energy yang sehari-hari kita gunakan adalah energy yang bersumber dari transfer
electron.
B. Rumusan Masalah
Dari latar belakang diatas adapun masalah-masalah yang muncul :
1. Apa itu energy transfer electron?
2. Bagaimana contoh pengaplikasiannya?
3. Apakah yang dimaksud fuel cell?
4. Bagaimana sejarah fuel cell?
5. Apa saja jenis fuel cell?
C. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan tugas ini adalah :
1. Mengetahui apa itu energy transfer electron
2. Mengetahui bagaimana contoh pengaplikasiannya
3. Mengetahui apakah yang dimaksud fuel cell
4. Mengetahui bagaimana sejarah fuel cell
5. Mengetahui apa saja jenis fuel cell
D. Metode Penulisan
Artikel ini dibuat berdasarkan kajian pustaka dan pemanfaatan situs ilmiah internet.
Metode ini dianggap tepat untuk mengembangkan pemikiran dan melengkapi referensi
dalam proses pembuatan artikel ini.

BAB II
PEMBAHASAN

A. Energi Transfer Elektron
Energi berasal dari bahasa Yunani, yaitu ergon yang berarti kerja.Jadi, energi
didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja atau usaha.Energi merupakan
sesuatu yang sangat penting dalam kehidupan di alam ini, terutama bagi kehidupan manusia,
karena segala sesuatu yang kita lakukan memerlukan energi.Transfer elektron terjadi jika

sebuah elektron bergerak dari atom atau spesies kimia (misalnya molekul) untuk atom lain
atau spesies kimia. Transfer elektron adalah deskripsi mekanistik konsep termodinamika
redoks, dimana oksidasi dari kedua pasangan reaksi berubah. Dengan demikian dapat
disimpulkan bahwa, energy transfer elektron adalah salah satu dari macam sumber energi
yang

dihasilkan

dari

pentransferan

elektron.Dimana

digunakan

dalam

mekanistikkonseptermodinamikaredoks, dimanaoksidasidarikeduapasangan reaksiberubah.
B. Deskripsi Sel Bahan Bakar ( Fuel Cell )

Sebuah sel bahan bakar (fuel cell) adalah perangkat konversi energi elektrokimia yang
mirip dengan baterai. Berbeda dengan baterai yang bahan bakarnya hanya diisi sekali
saja,fuell cell bahan bakarnya bisa diisi terus menerus dengan okseigen dan hidrogen
.Sebagai tambahan, elektroda dalam baterai bereaksi dan perubahan yang terjadi akan
membuat baterai langsung dibuang sedangkan fuell cell bisa digunakan terus menerus dan
relative stabil.
C. Sejarah Fuel Cell
Sejarah fuel cell dimulai dengan penggunaan accumulator atau yang biasa kita sebut
sebagai accu atau aki.Alat penghasil listrik ini dulu sering dijumpai sebagai tenaga untuk
televisi.adalah seorang berkebangsaan Inggris yang bernama Sir William Robert Grove,
manusia pertama pembuat alat sederhana yang belakangan disebut sebagai fuel cell. Seorang
hakim pengadilan, penemu, dan ahli fisika ini lahir tanggal 11 juli 1811 di Swansea, South
Wales dan meninggal di London pada tanggal 1 Agustus 1896.
Setelah menyelesaikan pendidikan privatnya, Grove masuk Brasenose College, Oxford
hingga mendapatkan gelar B.A. di tahun 1832.Beliau juga belajar hukum pada Lincoln Inn.
Kariernya dalam bidang ilmu pengetahuan dimulai sejak dia membuat voltaic battery
yang dijelaskannya pada pertemuan The British Association for the Advancement of Science

di tahun 1839. Fuel cell yang dibuatnya terdiri atas elektrolit asam, keping platina serta
tabung gas oksigen dan hidrogen, dan menggunakan prinsip reaksi balik terbentuknya air, di

mana hidrogen dan oksigen akan bereaksi dalam larutan asam dan menghasilkan air dan
listrik dengan arus sebesar 12 ampere dan tegangan 1,8 volt. Sel ini kemudian disebut sebagai
Grove`s Battery atau batere Grove atau sel Grove.
Sejak saat itu sel groove banyak digunakan. Akan tetapi, karena listrik yang dihasilkan
sedikit dan tidak mencukupi lagi untuk kebutuhan listrik yang semakin besar, lambat laun sel
Grove mulai tergeser.Namun, sel Grove tetap menjadi dasar acuan pengembangan fuel cell
selanjutnya.
Temuan-temuan fuel cell selanjutnya bermunculan. Di tahun 1889, kata fuel cell
pertama kali diperkenalkan oleh Ludwig Mond dan Charles Langer yang mencoba membuat
fuel cell yang dipakai untuk industri batu bara. Walaupun sumber lain ada juga yang
mengatakan bahwa kata fuel cell pertama kali dipakai oleh William White Jaques. Jaques
juga adalah peneliti pertama yang memakai asam fosfat sebagai elektrolit.
Di tahun 1920 penelitian fuel cell di Jerman membuka jalan bagi pembuatan siklus
karbonat dan fuel cell oksida padat seperti yang ada sekarang ini.Di tahun 1932, seorang
insinyur Francis T. Bacon memulai penelitian penting dalam fuel cell. Dulunya fuel cell
menggunakan elektroda platina dan asam sulfat sebagai elektrolit di mana platina sangat
mahal dan asam sulfat sangat korosif (membuat cepat berkarat).Di sini Bacon
mengembangkan katalis platina yang sangat mahal itu dengan sel oksigen dan hidrogen yang
memakai elektrolit alkali yang tidak korosif serta elektroda yang tidak mahal.Penelitiannya
berlangsung hingga tahun 1959.dalam pendemonstrasian model desainnya menghasilkan

5.000 watt yang dapat menghidupkan mesin pengelas. Fuel cell tersebut akhirnya disebut
sebagai Bacon Cell.Seorang insinyur Allis-Chalmers Manufacturing Company, di bulan
Oktober tahun 1959 mendemonstrasikan 20 traktor bertenaga kuda yang merupakan mesin
pertama menggunakan fuel cell.
Sebuah produsen alat elektronik terkenal di Amerika, selama tahun 1960-an
memproduksi tenaga listrik berbasis fuel cell untuk NASA sebagai tenaga pesawat ruang
angkasanya yaitu Gemini dan Apollo. Sistem fuel cell yang dipakai dalam alat ini berdasar
pada sel Bacon.Sampai sekarang, tenaga yang dipakai dalam pesawat ruang angkasa tetap
memakai fuel cell karena dengan fuel cell energi yang dipakai tidak terlalu ribet seperti
baterai atau tenaga nuklir yang cukup riskan.Dalam hal penelitian teknologi fuel cell, NASA
telah mendanai lebih dari 200 riset.
Bus yang memakai teknologi fuel cell pertama kali diluncurkan pada tahun 1993 dan
untuk mobil biasa di Eropa dan Amerika kini telah banyak dipakai.Sejumlah produsen mobil
mewah dan produsen mobil kelas menengah juga mulai mengembangkan mobil yang
memakai fuel cell ini, sejak tahun 1997.
Sejak saat itu bermunculan temuan-temuan yang lebih mutakhir tentang mobil yang
bertenaga fuel cell ini.Promosi yang dilakukan besar-besaran dengan mengedepankan ramah
dan amannya emisi yang dihasilkan kendaraan sehingga lingkungan yang bebas polusi dan

takkan mengganggu lingkungan, kemudian juga dapat diperbaruinya bahan bakar yang

akhirnya mengurangi pemakaian BBM.Ditambah lagi bermunculannya tempat-tempat
penjualan bahan bakar ini, seperti adanya pom-pom hidrogen.
Tak hanya itu, teknologi fuel cell yang ditemukan juga menjadi bervariasi, seperti
ditemukannya fuel cell yang lebih efisien dalam menghasilkan gas hidrogen hingga
jumlahnya semakin berlipat. Teknologi ini bahkan melibatkan proses fermentasi oleh mikroba
yang sebelumnya sangat mustahil sekali di dalam produksi bahan bakar.Teknologi ini
berkembang sejak tahun 2.000 yang kita kenal sebagai MFC atau Microbial Fuel Cell. MFC
ini selain menghasilkan hidrogen yang banyak hingga 4 kali lipat dari fuel cell biasa, substrat
yang dipakai mikroba dalam berfermentasi adalah limbah rumah tangga, industri ataupun
limbah pertanian yang tidak terpakai sehingga selain yang dihasilkan adalah gas hidrogen
juga didapatnya produk akhir berupa air bersih yang tentu saja dapat dipakai untuk berbagai
macam kebutuhan.Dan jelas hal ini bisa mengurangi sejumlah dana yang dipakai untuk
pembersihan air limbah. Walaupun memang MFC ini belum dapat dipakai di dalam
menghidupkan mobil seperti fuel cell sebelumnya, sejumlah pakar peneliti merasa optimistis
hal itu dapat terwujud karena penelitian ke arah itu sedang dalam pengembangan.
D.

Prinsip Dasar Fuel Cell
Fuel cell bekerja berdasar prinsip pembakaran listrik-kimiawi, cell ini akan
memproduksi energi listrik arus searah. Fuel cell ini terdiri dari elektrolit yang memisahkan

katoda dari anoda, elektrolit hanya dapat menghantar ion saja, sedangkan elektron tidak dapat
melewati elektrolit, jadi elektrolit ini bukan penghantar listrik dan juga menghindarkan
terjadinya reaksi kimia. Pada anoda akan dialirkan secara berkesinambungan bahan bakar dan
pada kattode dialirkan oksigen, pengaliran ini dilakukan secara terpisah. Karena pengaruh
katalisator pada elektroda, maka molekul-molekul dari gas yang dialirkan akan berubah
menjadi ion. Reaksi pada anoda menghasilkan elektron yang bebas, sedang pada katoda
elektron yang bebas akan diikat.
Elektron - elektron bebas yang terjadi harus dialirkan keluar melalui penghantar menuju
ke anoda, agar proses listrik-kimiawi dapat berlangsung. Panas yang timbul dari hasil reaksi
kimia harus terus menerus dibuang, agar energy listrik dapat terbentuk secara kontinyu.

Reaksi kimia pada fuel cell.
2H2 + O2 à 2H2O

Pada anoda hidrogen di oksidasi menjadi proton:
2H2à 4H+ + 4 e-

Setiap molekul H2 terpecah menjadi dua atom H+(proton), sedang setiap atom
hydrogen melepaskan elektronnya. Proton ini akan bergerak menuju katoda melewati
membran. Elektron yang terbentuk akan menghasilkan arus listrik kalau dihubungkan dengan
penghantar listrik menuju katoda. Pada katoda oksigen dirubah
O2 + 4H+ + 4 e-à 2H2O
Molekul oksigen akan bergabung dengan empat elektron, menjadi ion oksigen yang
bermuatan negatif untuk selanjutnya bergabung lagi dengan proton yang mengalir dari anoda.
Setiap ion oksigen akan melepaskan kedua muatan negatifnya dan bergabung dengan dua
proton, sehingga terjadi oxidasi menjadi air.
Fuel cell mempunyai efisiensi yang cukup tinggi, dari 40% sampai 70%, tergantung
dari jenis fuel cell, yang paling tinggi adalah alkaline (AFC), olid oxyde (SOFC), direct
methanol fuel cell(DMFC) dan regenerative fuel cell.Fuel cell mempunyai kepekaan terhadap
zat zat tertentu seperti CO2, CO, korosi dan produk oksidasi.
Penggunaan dari pada fuel cell ini terutama untuk menghasilkan energi yang dipakai
pada program angkasa luar, power station penghasil listrik atau energi panas dan untuk
kendaraan. Alkaline fuel cells(AFC) menggunakan alkaline potassium, hydroxyde sebagai
lektrolit, dapat menghasilkan efisiensi sampai 70%. Banyak digunakan oleh NASA untuk
misi ulang-alik angkasa luar.Biayanya sangat mahal, sehingga tidak dipakai untuk komersial.
Proton exchange membrane(PEM) memiliki membran yang terbuat dari plastik tipis yang
pada kedua sisinya dilapisi dengan platina. Jenis ini sangat sesuai untuk kendaraan, karena
mampu beroperasi pada temperature yang rendah.Harganya relatif murah, sehingga dapat
digunakan untuk alat listrik, kamera video dan telepon selular.Fuel cell PEM memiliki
kepadatan energy yang tinggi (high energy density). Phosphoric acid fuel cells (PAFC) sudah
banyak digunakan untuk penghasil listrik di rumah sakit, hotel, perkantoran, sekolah dan
stasiun penghasil listrik.
Molten carbonate (MCFC) beroperasi pada temperatur yang tinggi sehingga hanya
dapat digunakan untuk keperluan industri. Jenis ini dapat dipakai untuk menghasilkan energi
yang besar, energi sebesar 10 kW dan 2 MW telah diuji coba di Jepang dan Itali.Solid oxide
(SOFC) ini menggunakan material dari keramik keras, memunng-kinkan untuk operasi
temperatur tinggi, banyak dicoba untuk keperluan stasiun pembangkit tenaga listrik.Cell ini
berbentuk tabung.
Jepang telah mencoba dengan tenaga yang dihasilkan sebesar 25 kW dan di Eropa
sudah dicoba sebesar 100 kW, percobaan sebesar 220 kW sedang dilakukan. Direct methanol
fuel cell (DMFC) mirip dengan proton exchange elektrolyt (PEM), yaitu sama-sama
menggunakan plastik polymer sebagai membran. Pada DMFC hydrogen diambil secara
langsung oleh katalisator anoda dari methanol cair, sehingga tidak diperlukan sebuah
reformer bahan bakar.Regenerative fuel cell merupakan jenis yang terbaru. Dengan
menggunakan elektrolisa tenaga solar cell, maka bahan-bahan yang diperlukan oleh fuel cell
diambil dari air dengan cara mengubahnya menjadi hidrogen dan oksigen, yang selanjutnya

dapat menghasilkan tenaga listrik, panas dan air. Air ini didaur ulang dengan proses yang
sama.
Apabila fuel cell ini digunakan untuk kendaraan, maka temperatur operasi yang terlalu
tinggi akan kurang memadai. PEM dan DMFC beroperasi pada temperatur rendah, sedang
penggunaan AFC untuk keperluan ini tidak menguntungkan, karena harganya mahal.
E. Keuntungan Fuel Cell
• Mempunyai efisiensi thermis dan efisiensi listrik yang tinggi
• Tidak berpengaruh terhadap efisiensi baik digunakan pada beban penuh atau setengah
• Gas buang yang beracun hanya sedikit, bahkan dapat mencapai zero emission
• Kemungkinan terjadinya gangguan kerusakan jarang dan jaraknya cukup lama
• Karena tidak ada bagian yang berputar, maka perawatan lebih ringan
• Tidak bising
Keuntungan efisiensi lebih tinggi dibandingkan dengan motor bakar, adalah ketidak
terikatannya pada proses Carnot yang membatasi efisiensi motor bakar, dimana proses
Carnot adalah proses motor bakar yang paling ideal. Batas efisiensi maksimum yang dapat
dicapai oleh sebuah motor bakar adalah efisiensi sesuai proses Carnot. Sistem fuel cell
mepunyai efisiensi yang tidak dibatasi oleh proses Carnot.
Efisiensi dari proses Carnot
hC = 1 –
Pada motor bakar pemakaian bahan bakar sangat dipengaruhi oleh beban operasinya,
sehingga pada saat beroperasi pada beban yang kurang menguntungkan pemakaian bahan
bakar akan lebih boros, sedang pada fuel cell hal ini tidak berpengaruh. Karena tidak ada
pembakaran, maka tidak ada gas nitrogen oxida(NOx).
Gas buang yang beracun pada fuel cell kadarnya sangat rendah tergantung dari jenis
bahan awal yang dipakai, bahkan apabila mengambil hidrogen dari udara atau air dapat
ditekan sampai 0%. Tidak adanya bagian yang berputar maupun komponen yang bergerak
secara kontinyu pada fuel cell menyebabkan tidak terjadinya keausan, keausan yang terjadi
hanya karena proses elektro kimiawi, dengan digunakannya material yang tepat maka
keausan dapat diperkecil, dengan demikian maka kerusakan yang mungkin terjadi tidak
terlalu banyak dan perawatan menjadi lebih ringan. Dengan terjadinya reaksi kimia yang
tidak mengalami gesekan dan ledakan, maka tidak ada suara yang keras.
Fuel cell menggunakan reaksi kimia, lebih baik daripada mesin pembakaran, untuk
memproduksi energi listrik Istilah fuel cell sering dikhususkan untuk hidrogen-oksigen fuel
cell.Prosesnya merupakan kebalikan dari elektrolisis. Pada elektrolisis, arus listrik
digunakan untuk menguraikan air menjadi hidogen dan oksigen. Dengan membalik proses

ini, hidrogen dan oksigen direaksikan dalam fuel cell untuk memproduksi air dan arus
listrik.
Konversi energi fuel cell biasanya lebih effisien daripada jenis pengubah energi
lainnya.Efiensi konversi energi dapat dicapai hingga 60-80%. Keuntungan lain fuel cell
adalah mampu menyuplai energi listrik dalam waktu yang cukup lama. Tidak seperti baterai
yang hanya mampu mengandung material bahan bakar yang terbatas, fuel cell dapat secara
kontinu diisi bahan bakar (hidrogen) dan oksigen dari sumber luar. Fuel cell merupakan
sumber energi ramah lingkungan karena tidak menimbulkan polutan dan sungguh-sungguh
dapat digunakan terus-menerus jika ada suplai hidogen yang berasal dari sumber daya alam
yang dapat diperbarui.
Keuntungan fuel cell yaitu, efisiensi tinggi dapat mencapai 80%, tidak bising dan gas
buang yang bersih bagi lingkungan.
Kendala yang masih membatasi pengguanaan fuel cell adalah :
1. Apabila digunakan bahan bakar hidrogen, maka dibutuhkan tanki pengaman yang
berdinding tebal dan memiliki katup pengaman. Selain itu diperlukan kompresor
untuk memasukan ke adalam tanki.
2. Apabila yang dibawa adalah hidrogen cair, maka akan timbul kesulitan karena harus
dipertahankan pada temperatur -253,15oC pada tekanan 105Pa.
3. Apabila digunakan metanol sebagai pengganti hidrogen, maka dibutuhkan reformer.
Tetapi efisiensi menjadi menurun.
4. Temperatur yang cukup tinggi saat pengoperasian antara 60o-120oC
Teknologi baru menggunakan prinsip mirip fuel cell untuk menghasilkan energi listrik
menggunakan sumber alami, yaitu biofuel cell.Biofuel cell adalah alat untuk mengkonversi
energi kimia menjadi energi listrik dengan bantuan biokatalis dari enzim atau
mikroorganisme. Berikut ini sedikit ulasan mengenai beberapa jenis sel bahan bakar .
F. Jenis Jenis Fuel Cell(Sel Bahan Bakar)
Berdasarkan atas perbedaan elektrolit yang digunakan, fuel cell dapat dibagi menjadi
empat tipe.Keempat tipe tersebut, suhu dan skala energi yang dihasilkan berbeda. Dari empat
tipe tersebut dapat dibagi lagi menjadi dua tipe, yaitu yang bekerja pada suhu tinggi (dua tipe)
dan pada suhu rendah (dua tipe):
1. Tipe pada suhu tinggi adalah MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC (Solid
Oxide Fuel Cell). Kedua tipe ini bekerja pada suhu 500°C-1000°C. Suhu tinggi akan
mempercepat reaksi sehingga katalis (Pt) tidak diperlukan pada tipe ini. MCFC bekerja
pada suhu 650°C, dan elektrolit yang digunakan adalah garam karbonat (Li2CO3, K2CO3, dll) dalam bentuk larutan. Sedangkan SOFC, bekerja pada suhu 1000°C, dengan
keramik padat (misal, ZrO2) sebagai elektrolitnya.

2. Tipe pada suhu rendah adalah PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) dan PEMFC (Proton
Exchange Membrane Fuel Cell). Kedua tipe ini bekerja pada suhu dibawah 200°C. Tipe
ini cepat teraktifasi karena beroperasi pada suhu yang lebih rendah, namun karena suhu
rendah tersebut tipe ini membutuhkan katalis (Pt) sebagai elektrodanya yang harganya
cukup mahal. PAFC bekerja pada suhu 200°C, dan asam fosfat (H3PO4) sebagai
elektrolitnya. PEMFC bekerja pada suhu dibawah 100°C, membran polimer sebagai
elektrolitnya.
Berdasarkan material elektrolitnya terdapat beberapa jenis fuel cell, yaitu:
A.Alkaline Fuel Cell (AFC)
B.Phasphoric Acid Fuel Cell (PAFC)
C.Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)
D.Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
E.Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
F.Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
G.Regenerative Fuel Cells (RFC)
H.Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC)
A.Alkaline Fuel Cell (AFC)
Alkali Fuel Cell (AFC) ini, menggunakan elektrolit larutan kalium hidroksida atau
larutan alkali.Suhu pengoperasian antara 150°C-200°C dengan menggunakan bahan bakar
hidrogen dan oksigen murni.
Mekanisme kerjanya dimulai dari reaksi air.Oksigen di katoda menghasilkan ion
hidroksil (OH-) yang melewati elektrolit menuju sisi anoda. Di anoda hidrogen akan bereaksi
dengan ion hidroksil menghasilkan air dan membebaskan elektron. Elektron dari anoda
keluar sebagai tenaga listrik kemudian kembali ke sisi katoda.Di sisi katoda elektron bereaksi
dengan oksigen dan air menghasilkan ion hidroksil kembali.
Sel bahan bakar alkali dapat mencapai efisiensi pembangkitan listrik sampai 70
persen.Namun, merekasangat rentan terhadap pencemaran karbon, sehingga membutuhkan
hidrogen murni dan oksigen murni. Pengotor dalam AFC dapat menyebabkan reaksi samping
dan karbondioksida akan bereaksi dengan elektrolit membentuk endapan karbonat yang akan
menutup permukaan katalis dan menghambat reaksi dipermukaan anoda dan katoda.
B.Phasphoric Acid Fuel Cell (PAFC)
Pada sel bahan bakar asam fosfat (PAFC), asam fosfat digunakan sebagai elektrolit dan
emas putih (Pt) sebagai anoda dan katoda.Bahan bakarnya menggunakan hidrogen dan
oksigen.Suhu pengoperasiannya 120°C-200°C.

Prinsip kerjanya adalah: hidrogen pada sisi anoda dioksidasi menjadi proton dan
elektron. Melalui elektrolit, proton berpindah dari anoda ke katoda.Elektron keluar dari sel
melalui extenal circuit sebagai energi listrik dan kemudian kembali ke katoda.Di sisi katoda,
elektron, proton, dan oksigen bereaksi menghasilkan air.Efisiensi PAFC ini rendah sekitar
40% - 50%, tetapi sudah mulai dikomersialkan untuk menghasilkan listrik 200 kW sampai
dengan 11MW.
C.Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)
Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) menggunakan garam natrium karbonat sebagai
elektrolit.Garam karbonat dipanaskan 650°C sehingga meleleh.Lelehan garam dapat
menghantarkan ion karbonat melalui elektrolit dari katoda ke anoda.Di sisi anoda ion
karbonat bereaksi dengan hidrogen menghasilkan air, karbondioksida, dan electron
MCFC.Electron ini sebagai tenaga listrik dan kembali ke katoda.Oksigen dari udara dan
karbondioksida bereaksi dengan elektron membentuk ion karbonium yang dihantar oleh
elektrolit menuju ke sisi anoda kembali.Reaksi berlangsung pada suhu 650°C.
MCFC ini menggunakan katalis Nikel yang lebih murah dari pada platina. Pada suhu
operasi 650°C batu bara lebih sesuai untuk bahan bakar sel. MCFC telah dibuat untuk
memproduksi energi listrik sebesar 2 MW.
D.Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
Elektrolit SOFC menggunakan bahan keramik seperti kalsium oksida atau zircrnium
oksida.Suhu operasi 700°C-1000°C.pada suhu tinggi ion oksigen bermuatan negatif bergerak
melalui kristal menuju anoda. Sementara itu, molekul hidrogen di anoda dioksidasi oleh ion
oksigen menghasilkan ion hidrogen dan membebaskan elektron.Elektron keluar dari sistem
melalui external circuit untuk listrik dan masuk ke sisi katoda.
Kelemahan dari SOFC adalah bekerja pada suhu tinggi yang mengakibatkan waktu start
up dan start down lama. Selain itu, suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan oksida padat
pecah. Sedangkan keunggulannya adalah limbah panas dapat digunakan kembali sebagai
pembangkit listrik.
E.Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) adalah PEFC yang berbahan bakar
hidrogen.PEMFC menggunakan dua katoda sehingga reaksi di masing-masing elektroda
adalah reaksi setengah sel, sedangkan bila reaksi terjadi antara anoda dan katoda dinamakan
reaksi total sel. Elektrolit PEMFC adalah membrane pertukaran proton, yaitu material yang
berbentuk seperti plastik pembungkus yang hanya dapat mengalirkan ion bermuatan positif.
Sedangkan elektron yang bermuatan negative tidak akan melalui membran ini. Katalis yang
diguakan adalah lembaran kertas karbon yang diberi selapis tipis bubuk platina.
Pada satu unit sel bahan bakar terjadi reaksi di anoda dan katoda.Reaksi yang terjadi
pada anoda adalah 2H2 --> 4H+ + 4e-. Sementara 2H2O. hasilàreaksi yang terjadi pada

katoda adalah O2 + 4H+ + 4e- samping reaksi ini adalah aliran elektron yang menghasilkan
arus listrik serta energi panas dari reaksi.
F.Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) adalah sel bahan bakar yang menggunakan
membran penukar proton sebagai penghubung antara reaksi di katoda dan anoda.Membran ini
menggunakan metanol sebagai sumber energi. Maksud dari kat direct pada direct methanol
fuel cell adalah sel bahan bakar ini langsung memanfaatkan metanol untuk menghasilkan
energi. Komponen dasar DMFC adalah satu set elektroda (katoda dan anoda) yang dipsahkan
oleh sebuah membran. Katoda disini juga berfungsi sebagai katalis.Katoda yang biasa
digunakan adalah Platina (Pt).
Terlihat di sisi anoda metanol dan air diinjeksikan ke dalam batch reaksi dengan
kecepatan konstan.Tumbukan dengan katalis membantu terjadi reaksi konversi metanol
secara katalik menjadi proton, CO2, dan elektron.Gas CO2 dikeluarkan dari sistem sementara
proton bergerak menyebrangi membran menuju katoda yang kemudian bereaksi dengan
oksigen menghasilkan air. Tumpukkan elektron di anoda menghasilkan beda potensial yang
memaksa elektron dari reaksi konversi tersebut mengalir dalam sebuah sirkuit arus, dipakai
sebagai arus searah oleh peralatan eltronik, kemudian sampai di katoda sehingga
mentempurnakan reaksi pembentukan molekul air. Limbah dari DMFC adalah air dan gas
CO2 dalam jumlah kecil.
G.Regenerative Fuel Cells (RFC)
Regenerative Fuel Cells (RFC) memisahkan air untuk menghasilkan hidrogen dan
oksigen dengan bantuan energi yang dihasilkan sel surya.Hidrogen dan oksigen dipancing
pada regenerasi sel bahan bakar, menghasilkan energi listrik, panas, dan air. Air yang
dihasilkan kemudian disirkulasikan ulang pada elektrolisis dari sel bahan bakar regenaritif
dan proses berulang kembali.
H.Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC)
Dalam sel bahan bakar seng-udara, terdapat difusi gas elektroda (Gde), seng anoda
yang dipisahkan oleh elektrolit, dan beberapa bentuk pemisah mekanis. Gde adalah membran
permeabel yang memungkinkan oksigen atmosfer melewatinya. Setelah oksien dikonversikan
menjadi ion hidroksil dan air, ion hidroksil akan melakukan perjalanan melalui suatu
elektrolit, dan mencapai anoda seng. Di sini, ia bereaksi dengan seng, dan bentuk oksida
seng. Proses ini menciptakan potensial listrik, ketika satu set sel ZAFC yang terhubung,
potensi listrik gabungan dari sel-sel ini dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik. Dalam
sistem loop tertutup, listrik diciptakan sebagai seng dan oksigen dicampur dalam kehadiran
elektrolit, menciptakan oksida seng. Setelah bahan bakar habis, sistem dihubungkan ke grid
dan proses terbalik, meninggalkan sekali lagi pellet seng murni bahan bakar

BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Energi transfer elektron adalah salah satu dari macam sumber energi yang dihasilkan
dari pentransferan elektron. Dimana digunakan dalam mekanistik konsep termodinamika
redoks, dimana oksidasi dari kedua pasangan reaksi berubah. Pengaplikasian energi dari
transfer elektron contohnya adalah fuel cell. Fuel cell adalah sebuah alat elektrokimia yang
mirip dengan baterai, tetapi berbeda karena dia dirancang untuk dapat diisi terus reaktannya
yang terkonsumsi; yaitu dia memproduksi listrik dari penyediaan bahan bakar hidrogen dan
oksigen dari luar. Solar cell merupakan elemen aktif (Semikonduktor) yang memanfaatkan
efek fotovoltaik untuk merubah energi surya menjadi energi listrik.
B. Saran
Pembahasan untuk materi ini diperlukan pemahaman yang dalam dan juga diperlukan
banyak referensi, karena masih banyak berbagai informasi yang selalu mengalami pembaruan
dan belum dikemukakan.Oleh karena itu disarankan agar dilakukan studi literatuf untuk
memahami materi.

DAFTAR PUSTAKA

http://kimiaunsps2.wordpress.com/tag/terapan/di akses pada tanggal 25 September 2014
http://imc.kimia.undip.ac.id/mata-kuliah/kimia-dasar-ii/bab-3-sel-elektrokimia/di akses pada
tanggal 25 September 2014
http://sukasukakimia.files.wordpress.com/2013/03/tugas-iii.pdfdi akses pada tanggal 24
September 2014
http://restukarmela.wordpress.com/category/kimia-flash/di akses pada tanggal 23 September
2014
http://zhivinachem.wordpress.com/reaksi-redoks-dan-elektrokimia/ di akses pada tanggal 26
September 2014
http://mahasiswanegarawan.wordpress.com/2007/08/18/sel-bahan-bakar-fuel-cell-sebuahenergi-alternatif-berkelanjutan-dan-ramah-lingkungan/di akses pada tanggal 27 September
2014

LAMPIRAN

1. Apa yang dimaksud dengan Fuel cell ?
Jawab:
Adalah device elektrokima yang dapat mengkonversi energi kimia menjadi energi
listrik secara terus-menerus selama suplai bahan bakar diberikan
2. Sebutkan jenis jenis fuel cellberdasarkan material elektrolitnya!
Jawab:
A. Alkaline Fuel Cell (AFC)
B. Phasphoric Acid Fuel Cell (PAFC)
C. Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)
D. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
E. Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
F. Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
G. Regenerative Fuel Cells (RFC)
H. Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC)
3. Apa keuntungan menggunakan fuel cell?
Jawab:
• Mempunyai efisiensi thermis dan efisiensi listrik yang tinggi
• Tidak berpengaruh terhadap efisiensi baik digunakan pada beban penuh
• Gas buang yang beracun hanya sedikit, bahkan dapat mencapai zero emission
• Kemungkinan terjadinya gangguan kerusakan jarang dan jaraknya cukup lama
• Karena tidak ada bagian yang berputar, maka perawatan lebih ringan
• Tidak bising
4. Apakendala yang masih membatasi pengguanaan fuel cell?
Jawab :
- Apabila digunakan bahan bakar hidrogen, maka dibutuhkan tanki pengaman yang
berdinding tebal dan memiliki katup pengaman. Selain itu diperlukan kompresor
untuk memasukan ke adalam tanki.

- Apabila yang dibawa adalah hidrogen cair, maka akan timbul kesulitan karena harus
dipertahankan pada temperatur -253,15oC pada tekanan 105Pa.
- Apabila digunakan metanol sebagai pengganti hidrogen, maka dibutuhkan reformer.
Tetapi efisiensi menjadi menurun.
- Temperatur yang cukup tinggi saat pengoperasian antara 60o-120oC
5. Sebutkan tipe fuel cell pada suhu tinggi !
Jawab :
MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC (Solid Oxide Fuel Cell).