A. Keuntungan dan Hambatan dalam
Pengembangan Fuel Cell
Beberapa benefit
yang dapat diperoleh dalam penggunaan teknnologi fuel cell, antara lain:
1.
Transformasi Energi yang Singkat
Ketika
fuel cell digunakan untuk menghasilkan energi listrik maka fuel cell hanya
membutuhkan sedikit transformasi energi, yaitu dari energi kimia menjadi energi
listrik. Lain halnya mesin kalor yang harus mengubah energi kimia menjadi
energi panas kemudian menjadi energi mekanik yang akan memutar generator untuk
menghasilkan energi listrik. Fuel cell yang diaplikasikan untuk menggerakkan
motor listrik memiliki jumlah transformasi energi yang sama dengan mesin kalor,
tetapi transformasi energi pada fuel cell memiliki efisiensi yang lebih tinggi.
2. Suhu Operasional Rendah
Fuel
cell hanya memerlukan sedikit waktu pemanasan. Sehingga resiko operasional pada
temperatur tinggi dapat dikurangi dan efisiensi termodinamik dari reaksi
elektrokimia dapat lebih baik.
3.
Efisiensi
Tinggi
Konversi
energi fuel cell biasanya lebih effisien daripada jenis pengubah energi
lainnya. Efiensi konversi energi dapat dicapai hingga 60-80%. Karena fuel cell
tidak menggunakan proses pembakaran dalam konversi energi, maka efisiensinya tidak
dibatasi oleh efisiensi siklus Carnot.
4.
Tidak
Mengeluarkan Emisi Berbahaya
Fuel
cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen murni. Namun
ketika memakai hidrogen hasil dari reforming hidrokarbon atau fosil maka harus
dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut masih dapat
dikategorikan beremisi rendah.
Selain
itu, sistem ini juga tidak mengeluarkan suara (tidak berisik), kecuali suara
dari beberapa peralatan pendukung seperti pompa, kipas, kompresor, dll.
5.
Waktu
Pengisian Hidrogen Singkat
Sistem
fuel cell tidak memerlukan penyetruman layaknya baterai. Fuel cell harus diisi
ulang dengan hidrogen, dimana prosesnya lebih cepat dibandingkan penyetruman
baterai.
6.
Cepat Beradaptasi pada Perubahan Pembebanan
Fuel
cell memiliki karakteristik yang baik dalam beradaptasi pada perubahan beban.
Sistem Fuel cell yang menggunakan hidrogen murni dan digunakan pada sebagian
besar peralatan mekanik memiliki kemampuan untuk merespon perubahan pembebanan
dengan cepat.
7.
Tidak
Bising dan Tidak Berbau
Fuel
cell tidak menimbulkan bau tertentu karena zat buangnya berupa H2O
atau unsur air. Selain itu fuel cell juga tidak dapat menimbulkan kebisingan.
Karena tidak adanya proses pembakaran dan tidak ada pula komponen yang
bergerak.
Dalam
upaya pengembangan teknologi fuel cell dijumpai beberapa kendala yang dapat
menghalangi implementasi fuel cell secara massal, diantaranya:
1.
Sensitifitas
pada Kontaminasi Zat Asing
Fuel
cell membutuhkan hidrogen murni yang terbebas dari kontaminasi zat asing. Zat
asing seperti sulfur dan campuran senyawa karbon dapat menonaktifkan
katalisator dalam fuel cell dan secara efektif akan menghancurkannya. Pada
mesin kalor pembakaran dalam, masuknya zat asing tersebut tidak menghalangi
konversi energi melalui proses pembakaran.
2.
Pengadaan
Hidrogen
Hidrogen
adalah unsur yang sulit untuk diproduksi dan disimpan. Walaupun hidrogen
merupakan unsur yang paling banyak terdapat di alam semesta namun keberadaannya
terikat sebagai senyawa oksida. Maka untuk menghasilkan gas hidrogen diperlukan
tenaga listrik yang sebagian besar dihasilkan dari sumber energi penyebab
polusi. Saat ini proses produksi hidrogen masih sangat mahal dan membutuhkan
input energi yang besar.
3.
Rentan terhadap Pembekuan
Apabila
temperatur lingkungan di sekitar fuel cell terlampau sangat dingin yaitu pada
-10 hingga -20 oC maka air murni yang dihasilkan akan membeku di
dalam fuel cell. Kondisi ini dapat merusak membran fuel cell. Untuk itu harus
didesain sebuah sistem yang dapat menjaga fuel cell agar tetap berada dalam
kondisi temperatur normal untuk beroperasi.
4.
Sistem
dan Komponen yang Mahal
Beberapa
material alternatif dan metode konstruksi yang baru perlu dikembangkan sehingga
dapat mengurangi biaya pembuatan sistem fuel cell.
Dimasa
depan diharapkan dapat dihasilkan sebuah sistem fuel cell yang lebih kompetitif
dibandingkan mesin pembakaran konvensional.
5.
Ketersediaan
Infrastruktur
Masalah
lain yang akan timbul jika hidrogen digunakan sebagai bahan bakar adalah
kebutuhan infrastruktur untuk pendistribusian hidrogen ke tempat penggunanya.
B. Perkembangan Terkini Fuel Cell
Fuel cell didemonstrasikan
oleh Sir William Robert Grove, seorang ahli hukum merangkap sebagai ahli fisika
amatir, pada tahun 1839, dengan melakukan pembalikan elektrolisa air, elektrode
yang digunakan adalah platina. Istilah fuel cell digunakan pertama kali oleh
Charles Langer dan Ludwig Mond pada 1889, pada saat mencoba membuat
mesin generator dengan menggunakan udara dan gas arang.
Fuel cell yang
telah mulai dikembangakan sejak pertengahan abad ke 20 dan makin digalakkan
penggunaannya untuk penggerak mobil pada tahun 1990an. Di negara-negara maju Fuel
cell telah banyak yang digunakan untuk kebutuhan stasioner, misalnya pada
stasiun pembangkit listrik dengan kapasitas sedang, bahkan telah diuji di Jepang
dan Itali dengan kapasitas tinggi.
Penerapan
teknologi fuel cell tersebut masih dihadapkan pada kendala biaya pengadaan yang
sangat mahal. Oleh karena itu peneliti dari semua bidang ilmu sedang bekerja
keras untuk menemukan metode produksi hidrogen berbahan baku air dengan harga
murah. Metode pembuatan hidrigen dengan elektrolisis konvensional sudah ditinggalkan
karena menggunakan energi listrik yang mahal. Perkembangan terkini ilmuwan sedang
mengembangkan elektrolisis dengan bantuan sinar matahari dan logan Rutenium
atau Titanium serta Tungsten ditambah dengan dye sensitizer agar dapat
menggunakan sinar tampak yang komposisinya 48 % dari seluruh sinar matahari
untuk menghasilkan hidrogen dari air. Namun keberhasilan metode ini baru
sebatas skala lab dengan konversi paling tinggi baru 3 % yang belum tergolong
dalam kategori ekonomis.
Daftar Pustaka
Suhada,
Hendrata. “Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21”. Jurnal Teknik Mesin 3
(2001): 92-100