By Suryo
SOLARENERGI.ID-Revolusi Industri Keempat telah mengantarkan sejumlah tantangan agar industri yang tumbuh mampu dipenuhi melalui energi yang tidak mengurangi kenyamanan bagi lingkungan disekitar sehingga tidak hanya memberikan nilai tambah pada produk industry namun memberikan nilai bagi perbaikan lingkungan sekitarnya. Pemenuhan kebutuhan energi pada era industri tersebut akan memberi peluang bagi sektor energi untuk dapat memenuhi permintaan energi yang terus meningkat guna menggerakkan roda ekonomi agar selalu berputar.
Disaat dunia berkomitmen mengurangi konsumsi energi yang bersumber dari fosil tentunya semua negara akan bergerak kearah yang sama yaitu mencari pengganti energi yang bersumber dari non fosil atau yang biasa disebut ” renewable energy “ agar kebutuhan untuk menggerakkan roda ekonomi dapat terus terpenuhi dan berkesinambungan sejalan dengan komitmen negara-negara di dunia, mengingat disaat laju pergerakan roda ekonomi tumbuh maka sejalan dengan pertumbuhan konsumsi energi nasional bahkan konsumsi energi dunia.
Salah satu teknologi pembangkit listrik yang tidak menghasilkan emisi gas karbondioksida adalah pembangkit listrik dengan teknologi fuel cell, karena teknologi fuel cell dipandang lebih efisien dan ramah lingkungan karena dapat menghasilkan listrik dari hidrogen dan hanya menghasilkan air sebagai produk buangan.
Fuel Cell adalah sebuah alat konversi elektrokimia yang menghasilkan listrik dari hasil reaksi antara hidrogen dan oksigen. Fuel Cell bekerja seperti baterai, hanya saja tidak memerlukan pengisian ulang/recharging karena akan memproduksi listrik selama ketersediaan bahan bakar hidrogen dan oksigen terpenuhi . Fuel Cell dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis bergantung pada jenis elektrolit yang digunakan. Klasifikasi ini akan menentukan jenis reaksi elektrokimia yang terjadi, jenis katalis yang diperlukan, kisaran suhu yang diperlukan, bahan bakar yang diperlukan serta faktor-faktor lainnya.
Beberapa jenis Fuel Cell antara lain :
Polymer Electrolyte Membrane (PEM) Fuel Cell
Menggunakan bahan polimer padat sebagai elektrolit dan karbon berongga sebagai elektroda. PEM hanya memerlukan hidrogen, oksigen dari udara dan air. PEM juga beroperasi dalam rentang suhu relatif rendah sekitar 80°C (176°F)
Direct Methanol Fuel Cells
Menggunakan metanol, etanol dan bahan bakar hidrokarbon yang direformasi untuk menghasilkan hidrogen. Sering digunakan untuk menyediakan energi untuk aplikasi portabel seperti laptop dan telepon seluler
Reversible Fuel Cells
Sama seperti jenis Fuel Cells lainnya namun pada RFC menggunakan listrik dari sel surya, tenaga angin ataupun sumber lain untuk memisahkan air menjadi oksigen dan hidrogen dengan proses elektrolisis.
Desain sistem sel bahan bakar rumit dan dapat bervariasi secara signifikan tergantung pada jenis dan aplikasi sel bahan bakar. Namun, beberapa komponen dasar ditemukan di banyak sistem sel bahan bakar: Tumpukan sel bahan bakar, Prosesor bahan bakar, Kondisioner daya. Kompresor udara, Humidifier.
Tumpukan Sel Bahan Bakar
Tumpukan sel bahan bakar adalah jantung dari sistem tenaga sel bahan bakar. Ini menghasilkan listrik dalam bentuk arus searah (DC) dari reaksi elektrokimia yang terjadi di sel bahan bakar. Sel bahan bakar tunggal menghasilkan kurang dari 1 V, yang tidak cukup untuk sebagian besar aplikasi. Oleh karena itu, sel bahan bakar individu biasanya digabungkan secara seri menjadi tumpukan sel bahan bakar. Tumpukan sel bahan bakar tipikal dapat terdiri dari ratusan sel bahan bakar. Jumlah daya yang dihasilkan oleh sel bahan bakar tergantung pada beberapa faktor, seperti jenis sel bahan bakar, ukuran sel, suhu di mana ia beroperasi, dan tekanan gas yang dipasok ke sel. Pelajari lebih lanjut tentang bagian-bagian sel bahan bakar.
Prosesor Bahan Bakar
Prosesor bahan bakar mengubah bahan bakar menjadi bentuk yang dapat digunakan oleh sel bahan bakar. Tergantung pada bahan bakar dan jenis sel bahan bakar, pengolah bahan bakar dapat berupa sorben sederhana untuk menghilangkan kotoran, atau kombinasi dari beberapa reaktor dan sorben. Jika sistem ini ditenagai oleh bahan bakar konvensional yang kaya hidrogen, seperti metanol, bensin, diesel, atau batu bara yang digasifikasi, reformer biasanya digunakan untuk mengubah hidrokarbon menjadi campuran gas hidrogen dan senyawa karbon yang disebut “reformat“. Dalam banyak kasus, reformat kemudian dikirim ke satu set reaktor untuk mengubah karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan menghilangkan sejumlah kecil karbon monoksida yang tersisa untuk menghilangkan kotoran lainnya, seperti senyawa belerang, sebelum dikirim ke tumpukan sel bahan bakar. Proses ini mencegah pengotor dalam gas agar tidak terikat dengan katalis sel bahan bakar. Proses pengikatan ini juga disebut “keracunan” karena mengurangi efisiensi dan harapan hidup sel bahan bakar.Beberapa sel bahan bakar, seperti sel bahan bakar karbonat cair dan oksida padat, beroperasi pada suhu yang cukup tinggi sehingga bahan bakar dapat direformasi dalam sel bahan bakar itu sendiri. Proses ini disebut reformasi internal. Sel bahan bakar yang menggunakan internal reforming masih membutuhkan trap untuk menghilangkan kotoran dari bahan bakar yang belum direformasi sebelum mencapai sel bahan bakar. Baik reformasi internal dan eksternal melepaskan karbon dioksida, tetapi karena efisiensi sel bahan bakar tinggi, lebih sedikit karbon dioksida yang dipancarkan daripada mesin pembakaran internal, seperti yang digunakan pada kendaraan bertenaga bensin.
Kondisioner Daya
Pengkondisian daya meliputi pengendalian arus (ampere), tegangan, frekuensi, dan karakteristik lain dari arus listrik untuk memenuhi kebutuhan aplikasi. Sel bahan bakar menghasilkan listrik dalam bentuk arus searah (DC). Dalam rangkaian DC, elektron mengalir hanya dalam satu arah, sementara peralatan listrik membutuhkan sumber listrik arus bolak-balik (AC), yang mengalir di kedua arah pada siklus bolak-balik. Jika sel bahan bakar digunakan untuk menyalakan peralatan yang menggunakan AC sehingga listrik arus searah yang diproduksi fuel cell harus diubah menjadi listrik arus bolak-balik. BInverter dan kondisioner saat ini mengadaptasi arus listrik dari sel bahan bakar agar sesuai dengan kebutuhan peralatan listrik baik dikantor, rumah , fasilitas umum dan industry.
Kompresor Udara
Kinerja sel bahan bakar meningkat dengan meningkatnya tekanan gas reaktan; oleh karena itu banyak sistem sel bahan bakar termasuk kompresor udara, yang menaikkan tekanan udara masuk menjadi 2-4 kali tekanan atmosfer.
Humidifier
Membran elektrolit polimer di jantung sel bahan bakar Polymer electrolyte membrane (PEM) tidak bekerja dengan baik saat kering, sehingga banyak sistem sel bahan bakar menyertakan pelembab udara masuk. Humidifier biasanya terdiri dari membran tipis, yang dapat dibuat dari bahan yang sama dengan PEM. Dengan mengalirkan udara masuk kering di satu sisi humidifier dan udara buang basah di sisi lain, air yang dihasilkan oleh sel bahan bakar dapat didaur ulang untuk menjaga PEM terhidrasi dengan baik.
