Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)

6:06 PM No Comments

Sel bahan bakar (fuel cell) merupakan suatu piranti elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik secara langsung dengan adanya pasokan bahan bakar (hidrogen) dan zat oksidan (oksigen dari udara) yang dipompakan ke dalam sel [Winter, M. dan Brodd, R.J., 2004]. Sel bahan bakar serupa dengan mesin pembakar (combustion engine) yakni memerlukan bahan bakar untuk menjalankannya, namun serupa juga dengan baterai dimana mampu mengubah energi kimia menjadi listrik secara langsung tanpa melalui proses pembakaran. Pengubahan energi secara langsung tersebut yakni tanpa melalui proses pembakaran dapat meningkatkan efisiensi konversi dari sel [Brett, D.J.L., et al, 2008].

Secara umum, sel bahan bakar terdiri dari dua komponen penting yakni elektroda (katoda dan anoda) dan elektrolit. Susunan dari sel bahan bakar mirip halnya dengan roti lapis (sandwich), dimana kedua elektroda mengapit elektrolit yang kemudian bahan bakar dialirkan di atas permukaan anoda, sedangkan oksigen dialirkan di atas permukaan katoda. Bahan bakar yang digunakan untuk sel bahan bakar umumnya adalah gas hidrogen (H2). Adapun beberapa jenis sel bahan bakar yang dapat menggunakan metanol (CH3OH), CO, maupun hidrokarbon seperti metana (CH4).

Hingga saat ini terdapat enam jenis jenis sel bahan bakar yang dibedakan berdasarkan jenis elektrolitnya, yakni: (1) Alkaline Fuel Cell (AFC); (2) Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC); (3) Direct Methanol Fuel Cell (DMFC); (4) Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC); (5) Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC); dan (6) Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Berdasarkan suhu operasionalnya, sel bahan bakar terbagi ke dalam dua jenis yaitu sel bahan bakar suhu rendah yang beroperasi pada suhu di bawah 300

°C dan sel bahan bakar suhu tinggi yang beroperasi pada suhu di atas 300 °C. Gambar di bawah ini merangkum keenam jenis sel bahan bakar tersebut dan juga perbedaannya [Winter, M. dan Brodd, R.J., 2004].

Setiap jenis sel bahan bakar memiliki keunggulan dan kelemahannya, sebagai contoh PEMFC memiliki keunggulan dimana efisiensi yang diperoleh cukup tinggi pada temperatur pengoperasian yang rendah namun PEMFC mudah sekali terkontaminasi oleh pengotor CO dalam bahan bakar. Berbeda halnya dengan SOFC, SOFC dioperasikan pada suhu yang sangat tinggi sehingga menyebabkan SOFC dapat menggunakan sejumlah bahan bakar dari mulai hidrogen hingga hidrokarbon. Suhu yang tinggi pula menyebabkan SOFC mudah mengalami reaksi antarkomponen yang tidak diharapkan yang dapat menurunkan efisiensi dari sel. Namun demikian dari keenam jenis sel bahan bakar hanya dua jenis sel bahan bakar yang menjadi kandidat unggul sebagai teknologi energi alternatif masa depan yaitu SOFC dan PEMFC.