JENIS FUEL CELL BERDASARKAN ELEKTROLIT

Sampai saat ini sudah dikenal 6 sel bahan bakar (Fuel Cell) yang dibedakan berdasarkan pada elektrolit yang digunakan dan kondisi operasi (suhu dan tekanan) sel. Keenam sel tersebut ialah Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC), Alkali Fuel Cell (AFC), Molten Carbonat Fuel Cell (MCFC), Posphoric Acid Fuel Cell (PAFC), Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) dan Direct Methanol-Ethanol Fuel Cell (DMFC/DEFC).

Diantara 6 jenis, fuel cell hidrogen membran elektrolit (PEMFC) dan sekaligus paling banyak mendapakan perhatian di seluruh Negara. Ini karena memiliki kelebihan dibandingkan mesin konvensional. Sel ini menggunakan elektrolit padat yang disebut (proton exchange membrane, PEM ) yang mudah dibuat, efesiensi tenaga hampir dua kali lipat dibandingkan dengan efisiensi mesin konvensional. Hasil reaksi elektrokimia hanya air (zero emission), bersifat modular, tidak ada masalah korosi, masa pakai mencapai 11.000 jam, tidak mengeluarkan bunyi dan dapat diaplikasikan untuk alat yang bergerak maupun alat alat yang tak mudah alih. Sel bahan hidrogen merupakan salah satu alat penghasil tenaga yang merubah energi elektrokimia secara langsung menjadi energi listrik. Hasil reaksi elektrokimia adalah air, berbeda dengan mesin konvensioanal menghasilkan gas buang yang beracun seperti (CO2, CO, SOx, NOx, VOM dan gas-gas lainya yang sangat membahayakan lingkungan). Disamping itu sel bahan bakar menghasilkan efisiensi tenaga yang tinggi dibandingkan dengan mesin konvensional karena tidak ada kerugian gesekan poros. Sel dapat dibuat untuk dapat digunakan sebagai sumber pembangkit listrik untuk peralatan kecil seperti PC sampai dengan alat-alat trasportasi dan sebagai pembangkit uap air.

Jenis dari pada fuel cell ditentukan oleh material yang digunakan sebagai elektrolit yang mampu menghantar proton. Pada saat ini ada 6 jenis fuel cell yaitu:

▪ Alkaline (AFC)

▪ Proton exchange membrane, juga disebut proton elektrolit membrane(PEM)

▪ Phosphoric Acid(PAFC)

▪ Molten carbonate(MCFC)

▪ Solid oxide(SOFC)

▪ Direct methanol fuel cells(DMFC)

▪ Regenerative fuel cells

Fuel cell mempunyai efisiensi yang cukup tinggi, dari 40% sampai 70%, tergantung dari jenis fuel cell, yang paling tinggi adalah alkaline (AFC), solid oxyde (SOFC), direct methanol fuel cell(DMFC) dan regenerative fuel cell.

▪ Alkaline (AFC)

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 elektrolit, 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, juga disebut proton elektrolit membrane(PEM)

Proton exchange membrane(PEM) memiliki membran yang terbuat dari plastik tipis yang pada kedua sisinya dilapisi dengan platina. Jenis ini sangat sesuai untuk kendaraankarena mampu beroperasi pada temperatur yang rendah. Harganya relatif murah, sehingga dapat digunakan untuk alat listrik, kamera video dan telepon selular. Fuel cell PEM memiliki kepadatan energi yang tinggi (high energy density). Gambar a dan b adalah proton exchange membrane fuel cells dari beberapa produsen.

▪ Phosphoric Acid(PAFC)

Phosphoric acid fuel cells (PAFC) sudah banyak digunakan untuk penghasil listrik di rumah sakit, hotel, perkantoran, sekolah dan stasiun penghasil listrik.

▪ Molten carbonate (MCFC)

Molten carbonate (MCFC) beroperasi pada temperatur yang tinggi sehingga hanya dapat digunakan untuk keperluan industri. Jenis ini dapat dipakai untuk menghasilkan energi yangbesar, energi sebesar 10 kW dan 2  MW telah diuji coba di Jepang dan Itali.

▪ Solid oxide (SOFC)

Solid oxide (SOFC) ini menggunakan material dari keramik keras, memunngkinkan untuk operasi temperatur tinggi, banyak dicoba untuk keperluan stasiun pembangkit tenaga listrik. Cell ini berbentuk tabung. sebuah solid oxyde fuel cell.

▪ Direct methanol fuel cell (DMFC)

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 hidrogen diambil secara langsung oleh katalisator anoda dari methanol cair, sehingga tidak diperlukan sebuah reformer bahan bakar.

▪ Regenerative fuel cell

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.

http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/