KEUNTUNGAN, HAMBATAN, DAN PERKEMBANGAN TERKINI FUEL CELL

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

Anonim. “Benefits”. Fuel Cell 2000. http://www.fuelcells.org/fuel-cells-and-hydrogen/benefits/ (24 sept, 2012)

Ilcham, Adi, dan Mahreni. “Pengembangan Teknologi Bersih berbasis Hidrogen menggunakan Sumber Daya Alam Indonesia”. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan” (2011): 1-11

Kurnianingsih, Nia. “Teknologi Penghasil Energi Ramah Lingkungan”. http://www.alpensteel.com/article/65-109-energi-fuel-cell-sel-bahan-bakar/1039--perkembangan-fuel-cell.html (25 sept, 2012)

Suhada, Hendrata. “Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21”. Jurnal Teknik Mesin 3 (2001): 92-100