Pada kondisi dunia sekarang ini, terdapat kebutuhan akan energi yang terus meningkat tiap waktu, seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dunia. Hal ini memicu dikembangkannya beberapa sumber energi yang dianggap memiliki potensi untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Akan tetapi, seiring dengan berkembangnya teknologi, manusia mulai menyadari bahwa teknologi energi yang digunakan sebaiknya bersifat bersahabat dengan lingkungan. Dengan kata lain emisi dari sumber energi yang digunakan mestinya tidak berdampak merusak lingkungan.
Fuel cell adalah salah satu jawaban dari persyaratan di atas. Pada prinsipnya, fuell cell adalah suatu perangkat yang menggunakan reaksi dari zat-zat kimia untuk menghasilkan energi. Fuel cell hampir tidak mengeluarkan emisi yang berbahaya bagi lingkungan. Fuel cell sebenarnya dalah “generator” atau pembangkit listrik yang memanfaatkan “tenaga” elektrokimia. Terdiri dari dua “kutub” yaitu anoda dan katoda yang dipisahkan oleh membran, yang terus menerus menghasilkan listrik pada saat terjadi proses “penyatuan” Hidrogen dan oksigen.
Secara sederhana prosesnya dapat dilihat pada gambar berikut :
Hidrogen (yang ditampung dalam sebuah tabung khusus) dialirkan melewati anoda, dan oksigen/udara dialirkan pada katoda.
Pada anoda (sebagai katalis platina Pt) hidrogen “pecah menjadi bermuatan positif (ion/proton), dan negatif (elektron).
Membran di tengah-tengah anoda-katoda kemudian hanya berfungsi “mengalirkan” proton “menyebrang” ke katoda.
Proton yang tiba di katoda bereaksi dengan udara dan menghasilkan air.
Tumpukan elektron di anoda akan menjadi “energi listrik” searah yang dapat menyalakan lampu.
Banyak sekali jenis Fuel Cell yang dikembangkan, kesemuanya menggunakan proses kimia “penggabungan” Hidrogen dan Oksigen.
Hidrogen yang digunakan dalam proses tersebut dapat berasal dari “pemisahan” air, atau juga dengan penggunaan katalis atau zat yang dapat mempercepat reaksi. Seperti pada salah satu jenis fuel cell yaitu DMFC (Direct Methanol Fuel Cell), Hidrogennya berasal dari pemisahan methanol dengan katalis Platina.
Direct methanol fuel cell (DMFC) adalah salah satu dari beberapa jenis sel bahan bakar yang memakai membran penukar proton (proton exchange membrane (PEM)) sebagai penghubung antara reaksi di katoda dan anoda. Sesuai namanya, membran ini menggunakan metanol sebagai sumber energi. Tidak seperti sel bahan bakar hidrogen cair, asam posfat, maupun larutan alkaline, sel bahan bakar ini langsung memanfaatkan metanol untuk menghasilkan energi, sehingga metanol tidak perlu dirubah dahulu menjadi bentuk lain sebelum dapat menghasilkan energi.
Cara kerja DMFC
Komponen dasar dari sel bahan bakar ini adalah dua buah elektroda (katoda dan anoda) yang dipisahkan oleh sebuah membran. Uniknya, katoda langsung bertindak sebagai katalis, (elektrokatalis) yang mempercepat terjadinya reaksi perubahan energi l di anoda. Katalis yang biasanya digunakan adalah Platina (Pt).
skema DMFC
Dari gambar terlihat, di sisi anoda energi l dan air diinjeksikan ke dalam batch reaksi dengan kecepatan konstan. Tumbukan dengan katalis membantu terjadi reaksi konversi energi l secara katalitik menjadi proton, CO2 dan energi l. Gas CO2 di keluarkan dari energi sementara proton bergerak menyeberangi energi l menuju katoda yang kemudian bereaksi dengan oksigen menghasilkan air. Tumpukan energi l di anoda menghasilkan beda potensial yang memaksa energi l dari reaksi konversi tersebut mengalir dalam sebuah sirkuit arus, dipakai sebagai arus searah oleh peralatan elektronik, kemudian sampai di katoda sehingga menyempurnakan reaksi pembentukan molekul air. Jelas terlihat di sini, limbah yang dihasilkan dari bahan bakar ini adalah air dan gas CO2 dalam jumlah yang kecil.
Kelebihan lain dalam proses sel bahan bakar energi l ini adalah efisiensi energinya yang cukup tinggi (melebihi 60%) serta panas yang dihasilkan akibat proses reaksi sangat kecil sekali. Dua energi ini sangat penting dalam pemakaian peralatan elektronik untuk jangka waktu yang lama. Panas yang kecil menjamin keamanan dan kenyamanan pengguna selama pemakaian.
Membran penukar proton dalam DMFC memegang fungsi utama dalam efisiensi energi sel. Membran yang umum digunakan adalah Nafion.
Nafion (asam poliperfluoro sulfonat ionomer)
Sumber :
www.alpensteel.com/article/65-109-energi-fuel-cell-sel-bahan-bakar/2612--blue-energi-versi-indonesia.html
www.energimagazine.com/forum/Hidrogen-dan-Fuel-Cell/201-Direct-Methanol-Fuel-Cell
0 komentar:
Posting Komentar