tugas iii (fuel cell energy)
TRANSCRIPT
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 1/21
TUGAS MATA KULIAH
PEMBANGKIT NON KONVENSIONAL
“FUEL CELL ENERGY”
D
IS
U
S
U
N
Oleh:
M. Arif Wicaks!
NIM: "#$%"&'()#
*U+USAN TEKNIK ELEKT+O
,AKULTAS TEKNIK
UNIVE+SITAS +IAU
-$"
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 2/21
DA,TA+ ISI
DA,TA+ ISI..........................................................................................................."
BAB I PENDAHULUAN.......................................................................................-
1.1 Latar Belakang................................................................................................2
1.2 Permasalahan..................................................................................................2
1.3 Tujuan.............................................................................................................3
1.4 Manfaat...........................................................................................................3
BAB II DASA+ TEO+I.........................................................................................#
2.1 Pendahuluan....................................................................................................4
2.2 Jenis-Jenis Sel Bahan Bakar...........................................................................5
2.3 !nstruksi Sel Bahan Bakar.........................................................................12
2.4 "ara erja Sel Bahan Bakar.........................................................................13
BAB III PEMBAHASAN...................................................................................."
3.1 euntungan Sel Bahan Bakar.......................................................................15
3.2 erugian Sel Bahan Bakar...........................................................................1#
3.3 $%likasi Sel Bahan Bakar.............................................................................1#
BAB IV KESIMPULAN......................................................................................-$
DA,TA+ PUSTAKA...........................................................................................-"
Fuel Cell Energy 1
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 3/21
FUEL CELL ENERGY /SEL BAHAN BAKA+0
BAB I PENDAHULUAN
"." La1ar Belaka!2
Sum&er da'a alam memiliki %eranan %enting dalan %emenuhan
ke&utuhan manusia. Permasalahan energi &agi kelangsungan hidu% manusia
meru%akan masalah &esar 'ang dihada%i !leh ham%ir seluruh negara di
dunia ini. (alam rangka memasuki era industrialisasi maka ke&utuhan
energi terus meningkat. Saat ini masih &an'ak industri 'ang menggunakan
energi %rimer 'ang &erasal dari f!sil) se%erti* min'ak &umi) &atu &ara dangas &umi. Se%erti 'ang kita ketahui) %enggunaan energi %rimer se+ara terus-
menerus da%at mengaki&atkan ha&isn'a energi %rimer terse&ut. Penelitian
mengenai &ahan &akar alternatif %engganti &ahan &akar f!sil terus
dilakukan. (i sisi lain industri masih &elum !%timal menggunakan energi
alternatif se&agai s!lusi.
Seiring meningkatn'a ke&utuhan dan k!nsumsi energi dan
ter&atasn'a sum&er &ahan &akar serta %esatn'a tekn!l!gi) maka untuk
mengatasi hal ini %erlu di%ikirkan %enam&ahan energi melalui %emilihan
energi alternatif n!n k!n,ensi!nal 'ang le&ih efisien dan ramah terhada%
lingkungan.
".- Per3asalaha!
Salah satu energi altematif 'ang ditaarkan adalah %emanfaatan
energi sel &ahan &akar (fuel cell) 'ang +uku% &an'ak tersedia di nd!nesia.
Sel &ahan &akar meru%akan salah satu energi alternatif 'ang da%atmenggantikan energi %rimer.
Sel &ahan &akar adalah se&uah %erangkat elektr!kimia 'ang
mengu&ah energi kimia ke energi listrik se+ara k!ntin'u. Sel &ahan &akar
seringkali diangga% sangat menarik dalam a%likasi m!dern karena efisiensi
tinggi dan %enggunaan &e&as emisi) &erlaanan dengan &ahan &akar umum
se%erti metana atau gas alam 'ang menghasilkan kar&!ndi!ksida.
Fuel Cell Energy 2
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 4/21
Makalah ini akan menguraikan se+ara garis &esar tentang sel &ahan
&akar) jenis-jenis) k!nstruksi) +ara kerja) keuntungan) kerugian dan a%likasi
energi sel &ahan &akar dalam rangka memenuhi ke&utuhan energi.
".( T454a!
$da%un tujuan %enulisan dari makalah ini adalah*
1. /ntuk mengetahui &aha sel &ahan &akar se&agai alternatif energi.
2. /ntuk mengetahui jenis-jenis) k!nstruksi dan +ara kerja sel &ahan
&akar.
3. /ntuk mengetahui kele&ihan) kelemahan dan a%likasi sel &ahan
&akar.
4. /ntuk menam&ah %engetahuan agar le&ih &ijak dalam %enggunaanenergi se+ara !%timal dan da%at memanfaatkan energi alternatif
se&agai s!lusi.
".# Ma!faa1
Manfaat %enulisan dari makalah ini adalah dihara%kan agar sel &ahan
&akar 'ang meru%akan energi n!n k!n,ensi!nal da%at dikem&angkan
se&agai salah satu energi alternatif 'ang da%at digunakan mas'arakat se+ara
efektif dan !%timal. 0al ini terkait karena terus meningkatn'a ke&utuhan
akan energi dan ter&atasn'a energi k!n,ensi!nal jika digunakan se+ara
terus-menerus.
Fuel Cell Energy 3
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 5/21
BAB II DASA+ TEO+I
-." Pe!6ah4l4a!
Sel &ahan &akar (fuel cell) adalah se&uah alat elektr!kimia 'ang
miri% dengan &aterai) teta%i &er&eda karena dia diran+ang untuk da%at diisi
terus reaktann'a 'ang terk!nsumsi) 'aitu dia mem%r!duksi listrik dari
%en'ediaan &ahan &akar hidr!gen dan !ksigen dari luar. Pada se&uah &aterai
&iasa) energi kimia 'ang diu&ah !leh se&uah sel adalah teta%. Jika &ahan
&akar (fuel) dan !ksidan di &aterai telah ha&is) maka &aterai terse&ut harus
diganti atau diisi ulang (charge).
0al ini &er&eda dengan energi internal dari &aterai. Se&agaitam&ahan) elektr!da dalam &aterai &ereaksi dan &erganti %ada saat &aterai
diisi atau di&uang energin'a) sedangkan elektr!da sel &ahan &akar adalah
katalitik dan relatif sta&il. Per&edaan mendasar se&uah sel &ahan &akar
dengan &aterai &iasa ditentukan dengan su%%l' &ahan &akar !ksidan ke
dalam sel . Pada sel &ahan &akar) energi di%as!k terus menerus) hal ini tidak
u&ahn'a dengan se&uah mesin 'ang memerlukan &ahan &akar untuk
mengu&ah dari energi kimia menjadi energi mekanik. Sedangkan %ada sel
&ahan &akar) energi 'ang dihasilkan langsung menjadi energi listrik.
eaktan 'ang &iasan'a digunakan dalam se&uah sel &ahan &akar
adalah hidr!gen di sisi an!da dan !ksigen di sisi kat!da se&uah sel
hidr!gen. $lat ini &ekerja dengan +ara mereaksikan hidr!gen dan !ksigen
untuk menghasilkan listrik dengan hasil sam%ing air dan terdiri dari dua
&uah elektr!da) 'aitu an!da dan kat!da 'ang di%isahkan !leh se&uah
mem&ran %!limer 'ang &erfungsi se&agai elektr!lit. Biasan'a) aliran reaktan
mengalir masuk dan %r!duk dari reaktan mengalir keluar. Sehingga !%erasi
jangka %anjang da%at terus menerus dilakukan selama aliran terse&ut da%at
dijaga kelangsungann'a.
Satu-satun'a hasil %r!duk dari &ahan &akar 'ang &er!%erasi
menggunakan hidr!gen murni adalah ua% air) namun ada kekhaatiran
dalam %r!ses %em&uatan hidr!gen 'ang menggunakan &an'ak energi.
Mem%r!duksi hidr!gen mem&utuhkan “carrier” hidr!gen &iasan'a &ahan
Fuel Cell Energy 4
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 6/21
&akar f!sil) meski%un air da%at dijadikan alternatif dan juga listrik 'ang
di%r!duksi !leh &ahan &akar k!n,ensi!nal.
-.- *e!is7*e!is Sel Baha! Bakar
Sel &ahan &akar memiliki jenis 'ang &eragam dengan tingkat
%engem&angan dan a%likasi 'ang &er&eda %ula. Jenis sel &ahan &akar da%at
di&edakan &erdasarkan &e&era%a karakteristik) diantaran'a adalah jenis
elektr!lit dan &ahan &akar 'ang digunakan.
Pemilihan ti%e elekt!lit mem%engaruhi %er&edaan tem%eratur kerja
masing-masing sel &ahan &akar. Tem%eratur kerja dari sel terse&ut juga akan
mem%engaruhi ti%e material lain 'ang digunakan se%erti elektr!da)
elektr!lit) katalis dan lain-lain. Tem%eratur kerja juga mem%engaruhi tingkat
%emr!sesan &ahan &akar se&elum masuk ke dalam unit sel. (alam sel &ahan
&akar &ertem%eratur rendah) seluruh &ahan &akar harus dik!n,ersikan
menjadi hidr!gen.
Sel &ahan &akar juga da%at diklasifikasikan &erdasarkan %r!ses 'ang
terjadi. Sel &ahan &akar di&agi menjadi langsung) tidak langsung) dan
regeneratif. Sel &ahan &akar langsung da%at diartikan se&agai sel &ahan
&akar 'ang langsung menggunakan hidr!gen se&agai &ahan &akar 'ang akan
di%r!ses) sedangkan Sel &ahan &akar tidak langsung memakai &ahan &akar
hidr!kar&!n lain 'ang terle&ih dahulu diu&ah menjadi hidr!gen. Sedangkan
sel &ahan &akar regeneratif adalah ti%e sel &ahan &akar 'ang menggunakan
kem&ali %r!duk 'ang dihasilkan dalam %r!ses selanjutn'a.
lasifikasi sel &ahan &akar 'ang umum &erdasarkan ti%e elektr!lit
dan &ahan &akar diantaran'a*
- Alkaline Fuel Cell (AFC)/ Sel Bahan Bakar $lkali
-
Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)/ Sel Bahan Bakar $sam !sfat.- Molten Caronate Fuel Cell (MCFC)/ Sel Bahan Bakar ar&!n.
- !olid "#ide Fuel Cell (!"FC)/ Sel Bahan Bakar ksida Padat.
- $irect Methanol Fuel Cell !el ($MFC)/ Sel Bahan Bakar Metan!l.
- Proton E#change Me%rane Fuel Cell (PEMFC)/ Sel Bahan Bakar
Mem&ran Pertukaran Pr!t!n.
A. Sel Baha! Bakar Alkali8 Alkaline Fuel Cell (AFC)
Sel &ahan &akar alkali menggunakan %!tasium hidr!ksida
se&agai elektr!lit. !nsentrasin'a &erkisar antara 36-457 tergantung
%ada sistem.
Fuel Cell Energy 5
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 7/21
eaksi kimia 'ang terjadi adalah*
Pada $n!da * 202 g 8 40 a9 : 402 l 8 4e-
Pada at!da * 2 g 8 202l 8 4e- : 40- a9
eseluruhan * 202 g 8 2 g :202 l
Ga39ar -." Ske3a Sel Baha! Bakar Alkali8 Alkaline Fuel Cell (AFC)
Pada ;am&ar 2.1 da%at dilihat &aha i!n hidr!ksil 0 -
ditransfer dari kat!da ke an!da melalui elektr!lit sedangkan elektr!n
mengalir melalui rangkaian listrik eksternal< &e&an. !n hidr!ksil
akan &ereaksi dengan hidr!gen dan mem&entuk air serta
mengalirkan elektr!n.
B. Sel Baha! Bakar Asa3 ,sfa18 Phosphoric Acid Fuel Cell
(PAFC)
Sel &ahan &akar asam f!sfat menggunakan asam f!sfat
se&agai elektr!litn'a. Sel &ahan &akar asam f!sfat ini meru%akan
jenis 'ang %aling aal dik!mersialkan. ele&ihann'a adalah da%at
ment!leransi ketidakmurnian hidr!gen) sel &ahan &akar asam f!sfat
da%at ment!leransi adan'a kar&!n m!n!ksida " se&esar 1)57
sehingga jenis &ahan &akar 'ang da%at digunakan &eragam.
ekurangann'a adalah da'a 'ang dihasilkann'a le&ih rendah
di&andingkan jenis 'ang lain.
eaksi kimia 'ang terjadi adalah*
Pada $n!da * 02 g : 208 a9 8 2e-
Pada at!da * =2 g 8 208 a9 8 2e- : 02 l
eseluruhan * 02 g 8 =2 g :02 l
Fuel Cell Energy 6
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 8/21
Ga39ar -.- Ske3a Sel Baha! Bakar Asa3 ,sfa18 Phosphoric Acid Fuel Cell
(PAFC)
. Sel Baha! Bakar Kar9!a18 Molen Car!onae Fuel Cell (MCFC)
Sel &ahan &akar kar&!nat menggunakan sen'aa s!dium<
magnesium kar&!nat &ersuhu tinggi se&agai elektr!lit. Sel &ahan
&akar ini menggunakan hidr!gen) kar&!n m!n!ksida) gas alam)
%r!%ana dan hasil gasifikasi &atu&ara se&agai &ahan &akar. (a%at
&ekerja %ada suhu 'ang tinggi antara >26->>66" sehingga
memungkinkan efisiensi 'ang tinggi jika kal!rn'a dimanfaatkan
serta fleksi&ilitas dalam menggunakan &ahan &akar dan katalis.
?amun suhu 'ang tinggi juga men'e&a&kan resik! karat dan
kerusakan k!m%!nen 'ang tinggi serta tidak +!+!k untuk
%enggunaan di %erumahan.
eaksi kimia 'ang terjadi adalah*
Pada $n!da * 02 g 8 "32- : 02 g 8 "2 g 8 2e-
Pada at!da * =2 g 8 "2 g 8 2e- : "32-
eseluruhan * 02 g 8 =2 g 8 "2 g : 02 g 8 "2 g
Fuel Cell Energy 7
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 9/21
Ga39ar -.( Ske3a Sel Baha! Bakar Kar9!a1 8 Molen Car!onae Fuel Cell
(MCFC)
D. Sel Baha! Bakar Oksi6a Pa6a18 "olid #$ide Fuel Cell ("#FC)
Sel &ahan &akar !ksida %adat menggunakan sen'aa keramik
se%erti @irk!nium !ksida atau kalsium !ksida se&agai elektr!lit. Suhu
!%erasin'a &isa men+a%ai 16666". Sel &ahan &akar ini sangat +!+!k
untuk %em&angkitan da'a-da'a &esar. Suhu !%erasi 'ang tinggi
men'e&a&kan efisiensi k!n,ersi da'a 'ang tinggi dengan memakai
sistem h'&rid dimana kal!rn'a dimanfaatkan untuk jenis %em&angkit
'ang lain se%erti tur&in ua% atau tur&in gas. emam%uan ini
memungkinkan sel &ahan &akar !ksida %adat menghasilkan da'a
sam%ai 166 MA.
eaksi kimia 'ang terjadi adalah*
Pada $n!da * 02 g 8 2- : 02 g 8 2e-
Pada at!da * =2 g 8 2e- : 2-
eseluruhan * 02 g 8 =2 g : 02 g
Ga39ar -.# Ske3a Sel Baha! Bakar Oksi6a Pa6a1 8 "olid #$ide Fuel Cell
("#FC)
E. Sel Baha! Bakar Me1a!l8 %irec Mehanol Fuel Cell (%MFC)
Sel &ahan &akar metan!l menggunakan material elektr!lit
mem&ran %!limer) 'ang digunakan juga !leh PM". Sel &ahan
&akar ini menggunakan methan!l "030 +air se&agai &ahan &akar.
Methan!l di%ertim&angkan se&agai &ahan &akar 'ang le&ih mudah
Fuel Cell Energy 8
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 10/21
disim%an dan &er%indah tem%at sehingga a%likasin'a adalah %ada
%eralatan listrik 'ang %!rta&el.
eaksi kimia 'ang terjadi adalah*
Pada $n!da * "030 l 8 02 l : "2 g 8 >08 8 2e-
Pada at!da * >08 8 3<22 g 8 >e- : 302 l
eseluruhan * "030 l 8 3<22 g : "2 g 8 202 l
Ga39ar -. Ske3a Sel Baha! Bakar Me1a!l8 %irec Mehanol Fuel Cell
/ %MFC)
F& Sel Baha! Bakar Me39ra! Per14kara! Pr1!8 Proon
E$chan'e Me!rane Fuel Cell (PEMFC)
Sel &ahan &akar mem&ran %ertukaran %r!t!n mem%un'ai
nama lain) 'akni Poly%er Electrolyte Fuel Cell karena elektr!litn'a
ter&uat dari %!limer. Pada sel &ahan &akar jenis ini terjadi %ertukaran
%r!t!n 'ang ditransfer melalui elektr!lit 'ang &erada di antara an!da
dan kat!da. lektr!lit ini ter&uat dari material %!limer 'ang da%at
meleatkan i!n. PM" menggunakan hidr!gen murni se&agai
&ahan &akar utama.
Mem&ran %!limer 'ang digunakan !leh PM" adalah
&ersifat is!lat!r terhada% elektr!n namun &ersifat k!ndukt!r 'angsangat &aik terhada% i!n hidr!gen. !nstruksi materialn'a
mengandung flu!r!+ar&!n.
Fuel Cell Energy 9
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 11/21
Ga39ar -.& Ske3a Sel Baha! Bakar Me39ra! Per14kara! Pr1!8 Proon E$chan'e Me!rane Fuel Cell /PEM,0
Pada ;am&ar 2.> da%at dilihat sen'aa hidr!gen mem&entuk
i!n hidr!gen dan mengalir melalui elektr!lit. lektr!lit adalah
material 'ang digunakan untuk mengalirkan i!n dari an!da ke
kat!da. atalis &erada di antara an!da dan elektr!lit) juga elektr!lit
dan kat!da. atalis digunakan untuk mem&antu mem%er+e%at %r!ses
%ele%asan< %engga&ungan i!n.eaksi elektr!kimia %ada PM" meli&atkan %er%indahan
muatan dari satu elektr!da ke elektr!da 'ang lain.) dan %er%indahan
muatan terse&ut akan disertai dengan %er%indahan elektr!n. ?amun
dalam %r!ses %er%indahann'a) i!n dan elektr!n tidak melalui jalur
'ang sama. !n 08 &er%indah dari an!da ke kat!da melalui elektr!lit<
me&ran) sedangkan elektr!n e- &er%indah melalui k!ndukt!r 'ang
mengalirkan listrik.
eaksi kimia 'ang terjadi adalah*Pada an!da * 02 g : 208 a9 8 2e-
Pada kat!da * =2 g 8 208 a9 8 2e- : 02 l
eseluruhan * 02 g 8 =2 g : 02 l
Per9a!6i!2a! Karak1eris1ik *e!is7*e!is Sel Baha! Bakar
Setia% jenis sel &ahan &akar 'ang telah dijelaskan di atas memiliki
karakteristik masing-masing. Per&edaann'a terletak %ada &ahan &akar 'ang
digunakan) !ksidan) elektr!lit) i!n 'ang ditransfer) dan lain-lain.
Ta9el -." Per9a!6i!2a! Karak1eris1ik Be9era;a *e!is Sel Baha! Bakar
Fuel Cell Energy 10
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 12/21
PEMFC %MFC AFC PAFC "#FC MCFC
Baha!
Bakar02
Methan!l
"030
8 02
02 02 02 02
Oksi6a! 2) /dara 2) /dara 2) /dara 2) /dara 2) /dara 2) /dara
Elek1rli1Mem&ran
?afi!n
Mem&ran
?afi!n
P!tasium
0idr!ksida
Ph!s%!ri+
$+id
Li9uid
Cttria
Sta&ili@ed
Dir+!nia
CSD
Lithium<
S!dium<
P!tasium
ar&!nat
Elek1r6a
P!l'tetra-
fl!ur!eth'-
lene
PT
P!l'tetra-
fl!ur!eth'-
lene
PT
?i dan ?i
P!l'tetra-
fl!ur!eth'
-lene
PT
Cttria
Sta&ili@ed
Dir+!nia
CSD
P!l'tetra-
fl!ur!eth'
-lene
PT
I! <a!2
Di1ra!sfer08 08 0- 08 2- "32-
S4h4
O;erasi25-1666" 25-1666" 25-2566" 156-2266"
>66-
16666">26->>66"
Pada Ta&el 2.1 menunjukkan %er&andingan karakteristik masing-
masing sel &ahan &akar. (ari ta&el terse&ut) da%at terlihat &aha
ke&an'akan sel &ahan &akar menggunakan 02 se&agai &ahan &akarn'a)
sedangkan sel &ahan &akar metan!l memakai +am%uran methan!l "030
dan air 02. Sedangkan dari sisi !ksidan) !ksigen murni mau%un udara
+am%uran %aling &an'ak digunakan) sedangkan sel &ahan &akar kar&!nat
menggunakan tam&ahan "2 se&agai !ksidan. PM" dan Metan!l
meru%akan sel &ahan &akar 'ang memiliki suhu !%erasi 'ang %aling rendah
di&anding 'ang lain) sedangkan sel &ahan &akar !ksida %adat meru%akan
memiliki suhu !%erasi %aling tinggi.
-.( K!s1r4ksi Sel Baha! Bakar
!m%!nen k!m%!nen dasar dari se&uah sel &ahan &akar adalah*1. $n!da elektr!da &ahan &akar &erfungsi menjadi antar muka untuk
&ahan &akar) elektr!lit) mengkatalisa reaksi !ksidasi dan
menghu&ungkan elektr!n elektr!n dari tem%at reaksi ke &e&an luar
eksternal +ir+uit.
2. at!da !ksigen elektr!da &erfungsi se&agai antar muka untuk
!ksigen dan elektr!lit) katalis reaksi reduksi !ksigen dan
menghu&ungkan elektr!n elektr!n dari sirkuit luar ke tem%at reaksi.
Fuel Cell Energy 11
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 13/21
3. lektr!lit &erfungsi memindahkan i!n i!n 'ang terli&at dalam reaksi
reaksi reduksi dan !ksidasi dalam sel &ahan &akar. lektr!lit ini
sangat &er%engaruh %ada kinerja kerja sel &ahan &akar.
4. !m%!nen k!m%!nen lain 'ang mungkin di%erlukan se%erti %emisah
sel dan lain-lain.
Ga39ar -.% K!1r4ksi Sel Baha! Bakar
Sel &ahan &akar tersedia dalam jumlah &an'ak ,ersi) &entuk dan
ukuran. nti dari sel &ahan &akar itu sendiri adalah elektr!lit 'ang
memisahkan elektr!dakat!da dan an!da. lektr!lit da%at &eru%a +airan
%enghantar i!n) +airan kental) asam) &asa) keramik atau mem&ran. (engan
%emisahan terse&ut elektr!lit men+egah terjadin'a reaksi kimia se+ara
langsung. Pada an!da dislurkan &ahan &akar dan %ada kat!da disalurkan
!ksidan se+ara ter%isah dan k!ntinue.Pada an!da dari m!lekul hidr!gen
ter&entuk elektr!n dan %r!t!n &e&as. lektr!lit &erfungsi se&agai katalisat!r.
Pada se&uah mem&ran) tugas ini diam&il alih !leh la%isan %latina. Mem&ran
ini tidak da%at ditem&us !leh m!lekul mau%un elektr!n) teta%i da%at
meleatkan %r!t!n. Pada kat!da ele+tr!n &e&as ha&is digunakan. lektr!n-
elektr!n &e&as 'ang dile%askan %ada sisi an!da harus diantarkan ke kat!da
melalui sirkuit eksternal agar %r!ses elektr!kimia da%at &erga&ung. (isini
mereka da%at &erga&ung dengan %r!t!n 'ang datang melalui men&ran dan
!ksigen 'ang di salurkan menjadi m!lekul air 02.
e&an'akan sel &ahan &akar mengam&il !ksigen dari udara %anas
'ang dile%askan dan air 'ang ter&entuk selalu dikeluarkan dalam ,entilat!r.
arena setia% sel han'a menghasilkan tegangan relatif rendah &e&era%a sel
di undle menjadi satu 'ang dise&ut “stack”.
-.# ara Ker5a Sel Baha! Bakar
Fuel Cell Energy 12
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 14/21
Suatu sel &ahan &akar menghasilkan listrik melalui langkah-langkah
&erikut ini* Pertama hidr!gen murni 'ang &iasan'a dihasilkan dari suatu
&ahan &akar se%erti min'ak &umi) &atu &ara dan gas alam di&erikan %ada
kutu& %!sitif an!da) salah satu dari dua elektr!da %ada setia% sel. Pr!ses
terse&ut mem&uat at!m hidr!gen mele%askan elektr!n mereka dan meru&ah
i!n hidr!gen menjadi &ermuatan %!sitif. Berikutn'a) i!n 'ang &ermuatan
%!sitif mener!&!s suatu asam aki< elektr!lit 'ang &er,ariasi &erdasarkan
ti%e sel &ahan-&akar menuju elektr!da &erikutn'a) 'ang dikenal dengan
kat!da. Sementara itu) elektr!n 'ang &ermuatan negatif) 'ang tidak mam%u
untuk meleati elektr!lit terse&ut &ergerak menuju kat!de 'ang menuju
suatu sirkuit luar. Pergerakan ini menghasilkan arus elektrik) intensitas
terse&ut &erhu&ungan dengan ukuran elektr!da. (i kat!da) elektr!n
dikem&alikan &ersama-sama dengan i!n mereka dan dik!m&inasikan
dengan !ksigen dari udara untuk menghasilkan air. Pr!duk lain adalah sisa
%anas) 'ang dalam &e&era%a a%likasi di%akai dan digunakan kem&ali.
Ga39ar -.) +eaksi Elek1r6a 6a! Alira! M4a1a!
Pada ;am&ar 2.#) da%at dilihat &aha hidr!gen masuk ke dalam
se&uah sel &ahan &akar melalui saluran khusus 'ang terhu&ung ke an!da.
(ari an!da hidr!gen 'ang telah menjadi i!n 08 akan &er%indah ke kat!da
melalui elektr!lit dengan &antuan. Sementara elektr!n mengalir melalui
rangkaian listrik< &e&an 'ang terhu&ung. Pada kat!da akan terjadi reaksi
antara 08) elektr!n dan !ksigen dan mem&entuk air. nergi listrik dihasilkan
!leh %er%indahan elektr!n melalui rangkaian listrik eksternal< &e&an.
Fuel Cell Energy 13
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 15/21
BAB III PEMBAHASAN
(." Ke4!14!2a! Sel Baha! Bakar
(engan %!tensi untuk men'ediakan manfaat 'ang luas &aik dalam
%eralatan %!rta&el dan ke%erluan a%likatif lainn'a) tekn!l!gi sel &ahan &akar
telah diteliti !leh %emerintah dan industri selama le&ih dari em%at dekade.
Se+ara garis &esar keuntungan-keuntungan %emanfaatan energi sel &ahan
&akar meli%uti*
1. fisiensi
Mam%u untuk mengu&ah &ahan &akar se+ara langsung ke
dalam energi listrik melalui reaksi elektr!kimia. Sel &ahan &akar
da%at menghasilkan kuantitas energi 'ang le&ih &esar di&andingkan
dengan tekn!l!gi %em&akaran tradisi!nal. 0al ini mem&uat efisiensi
&ahan &akar le&ih tinggi) tergantung %ada jenis sel &ahan &akar dan
%anas &erle&ih digunakan kem&ali. Se+ara sekilas) energi 'ang
dihasilkan !leh %em&akaran mengk!n,ersi &ahan &akar ke dalam
%anas) kemudian diu&ah ke dalam da'a mekanis) 'ang menghasilkan
gerakan atau %utaran untuk menghasilkan energi. langkah- langkah
'ang &erhu&ungan dengan %enggunaan energi %em&akaran
mengaki&atkan rerugi %anas) friksi) dan k!n,ersi) mengaki&atkan
efisiensi le&ih rendah. ;am&ar &erikut melukiskan +aku%an efisiensi
&ahan &akar %ada tekn!l!gi generasi listrik 'ang umum digunakan.
Ga39ar -.' ak4;a! Efisie!si Baha! Bakar <a!2 Di24!aka!
2. leksi&ilitas ukuran
Fuel Cell Energy 14
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 16/21
Satu sel &ahan &akar se+ara khusus men'ediakan kurang dari
satu ,!lt %!tensi elektrik. /ntuk menghasilkan tegangan 'ang le&ih
&esar) satu sel &ahan &akar dikum%ulkan dan 'ang dihu&ungkan
se+ara seri. Sehingga) sel &ahan &akar da%at di&angun untuk
men'ediakan tegangan 'ang sesuai dengan jumlah ke&utuhann'a
tan%a &atas a%likasi. Se&agai +!nt!h) &e&era%a sel E 1 kA da%at
dik!m&inasikan untuk a%likasi se%erti detekt!r a%i atau &e&era%a
ratus sel &ahan &akar 1 MA le&ih da%at dik!m&inasikan untuk
menghasilkan %em&angkit tenaga listrik.
Sel &ahan &akar ini mem%un'ai ra%at energi 'ang tinggi.
(engan ra%at energi 'ang &esar dan ukuran 'ang tidak &esar) makasel &ahan &akar ini da%at diletakkan di mana di%erlukan.
3. eandalan tinggi< %emeliharaan rendah
eandalan tinggi< %emeliharaan rendah dari sistem sel &ahan
&akar karena tidak memiliki k!m%!nen 'ang &ergerak. Bahkan untuk
generasi aal dari sel &ahan &akar men'ediakan keandalan 'ang
tinggi.
4. endah emisi
Se+ara te!ritis) lim&ah atau emisi 'ang dihasilkan adalah air
02. arena han'a air 'ang di%r!duksi %ada reaksi antara hidr!gen
dan !ksigen di dalam sel &ahan &akar) maka tidak ada %!lusi 'ang
dihasilkan a%a&ila digunakan hidr!gen murni dalam %r!sesn'a.
Ber&eda dengan %ada %em&akaran &iasa dengan menggunakan
mesin) dimana lim&ah 'ang dihasilan adalah gas-gas 'ang &er%!tensiuntuk men+emari lingkungan) se%erti* S!F) ?!F dan ".
Selain itu) jika menggunakan %em&angkit da'a 'ang
k!n,ensi!nal) %!lusi ke&isingan juga da%at terjadi. Sel &ahan &akar
ini tidak menghasilkan suara) karena se%erti haln'a &aterai &iasa
'ang tidak menim&ulkan suara) sel &ahan &akar ini juga demikian)
%er&edaann'a) jika &aterai &iasa memerlukan %enggantian elektr!lit
dan %engisian ulang) maka sel &ahan &akar tidak memerlukan hal
Fuel Cell Energy 15
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 17/21
terse&ut) akan teta%i jika &ahan &akarn'a ha&is) maka sel ini juga
tidak da%at &erfungsi.
euntungan lain menggunakan sel &ahan &akar ini adalah
lim&ah atau emisi se%erti " da%at dimasukkan ke sel ini dan
menghasilkan "2 dan energi. Sementara %anas 'ang ter&uang da%at
di-reco&ery. $da &e&era%a jenis sel &ahan &akar 'ang memerlukan
suhu !%erasi diatas 3666" dan %anas 'ang ter&uang da%at di-
reco&ery dan dimasukkan kem&ali ke sel &ahan &akar.
. leksi&ilitas &ahan &akar
Penggunaan sel &ahan &akar le&ih efisien menggunakan
hidr!gen dan !ksigen se&agai &ahan &akar dan !ksidann'a.
>. (a%at diterima di lingkungan mas'arakat
arena &e&era%a keunggulan di atas) maka sel &ahan &akar
memiliki &an'ak manfaat sehingga da%at meningkatkan
%ertum&uhan ek!n!mi.
%. "!+!k untuk ke%erluan unattended operation
Sel &ahan &akar ini sangat +!+!k digunakan untuk keadaan
unattended operation dimana energi dengan ra%at energi 'ang &esar
di%erlukan. Sel &ahan &akar ini sangat +!+!k untuk a%likasi 'ang
memerlukan energi terutama di daerah re%ote 'ang jauh dari
jangkauan listrik.
(.- Ker42ia! Sel Baha! Bakar
Pada %emanfaatan energi sel &ahan &akar terda%at &e&era%a kerugian
antara lain*
a. Pemisahan dan %emurnian hidr!gen dari air mem&utuhkan %r!ses
'ang +uku% sulit dan energi 'ang +uku% &esar) sehingga untuk
memenuhi ke&utuhan energi terse&ut terkadang masih mem&utuhkan
energi 'ang tidak ter&arukan di antaran'a &atu&ara dan lain-lain.
Fuel Cell Energy 16
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 18/21
&. 0idr!gen meru%akan m!lekul 'ang mudah &ereaksi< &ersen'aa
dengan m!lekul +ar&!n " sehingga men'ulitkan untuk &ereaksi
dengan 2 karena hidr!gen mem&entuk ikatan hidr!kar&!n "0.
+. arena menggunakan &ahan &akar hidr!gen) di&utuhkan tangki
%engaman 'ang &erdinding te&al dan memiliki katu% %engaman dan
k!m%res!r untuk memasukann'a ke dalam tangki.
d. $%a&ila 'ang digunakan adalah hidr!gen +air) maka akan tim&ul
kesulitan karena harus di%ertahankan %ada tem%eratur -253)156"
%ada tekanan 165 Pa.
e. $%a&ila digunakan methan!l se&agai %engganti hidr!gen) maka
di&utuhkan refor%er dan efisiensi menjadi menurun.
f. Be&era%a jenis sel &ahan &akar &ekerja %ada tem%eratur kerja 'ang
tinggi) sehingga &erkaitan dengan unsur keselamatan kerja.
(.( A;likasi Sel Baha! Bakar
Sel &ahan &akar memiliki karakteristik tersendiri 'ang
memungkinkan untuk &er&agai a%likasi. (esain sel &ahan &akar akan sangat
&er&eda tergantung %ada jenis a%likasin'a 'ang mem%erhitungkan da'a
keluaran 'ang di&utuhkan) suhu) efisiensi) ukuran) &erat dan su%lai &ahan &akar. $%likasi terse&ut antara lain %em&angkit da'a %!rta&el) %em&angkit
da'a +adangan) trans%!rtasi dan %em&angkit da'a stasi!ner.
Ta9el -.- Per9a!6i!2a! A;likasi 6a! +a!2e Da<a Sel Baha! Bakar
*e!is Sel
Baha! BakarA;likasi +a!2e Da<a
%MFC - Pengganti &aterai.
- Pem&angkit listrik %!rta&el.
(i &aah 166 Aatt sam%ai
1 kA
AFC - Trans%!rtasi.
- Pem&angkit listrik +adangan.566 Aatt sam%ai 16 kA
PAFC - Pem&angkit listrik stasi!ner.
- Trans%!rtasi.56 kA sam%ai 2 MA
"#FC
- Pem&angkit listrik stasi!ner.
- Trans%!rtasi.
- C'P (Co%ined 'eat Poer).
5 kA sam%ai le&ih dari 16
MA
MCFC - Pem&angkit listrik stasi!ner.
- C'P (Co%ined 'eat Poer).
266 kA sam%ai le&ih dari
16 MA
PEMFC - Trans%!rtasi.
- Pem&angkit listrik %!rta&el.
(i &aah 166 Aatt sam%ai
Fuel Cell Energy 17
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 19/21
- Pem&angkit listrik +adangan. di atas 1 MA
Fuel Cell Energy 18
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 20/21
BAB IV KESIMPULAN
(ari %enjelasan di atas maka kesim%ulan 'ang da%at diam&il adalah*
1. Sel &ahan &akar adalah alat k!n,ersi elektr!kimia 'ang se+ara
k!ntin'u mengu&ah energi kimia dari &ahan &akar dan !ksidan
menjadi energi listrik.
2. Prinsi% kerja sel &ahan &akar seru%a dengan %rinsi% kerja &aterai.
Per&edaan antara &aterai dan sel &ahan &akar terletak %ada sum&er
energi kimian'a. Pada &aterai) sum&er energi terletak di dalam
&aterai) sedangkan sum&er energi kimia sel &ahan &akar di%as!k dari
luar. Selama seln'a di%as!k dengan &ahan &akar dan !ksidan) da'a
listrik akan teta% dihasilkan.
3. Sum&er energi kimia sel &ahan &akar adalah segala ma+am &ahan
&akar gas dan !ksidan 'ang da%at di!ksidasi dan direduksi se+ara
elektr!kimia. ?amun) %ada umumn'a &ahan &akar digunakan adalah
hidr!gen karena memiliki reakti,itas elektr!kimia 'ang tinggi serta
da%at dihasilkan dari hidr!kar&!n) alk!h!l atau &atu&ara. Sedangkan
!ksidan 'ang digunakan adalah !ksigen) &aik 'ang murni mau%un
'ang &erasal dari udara &e&as.4. Sel &ahan &akar memiliki %r!s%ek 'ang &aik di masa de%an.
eunggulan utama 'ang dimiliki sel &ahan &akar adalah segi
efisiensi 'ang tinggi dan rendahn'a %!lutan 'ang dihasilkan.
0al ini dise&a&kan k!n,ersi energi terjadi se+ara langsung dari
energi kimia menjadi energi listrik) sedangkan %ada %em&angkit
&iasa) energi kimia diu&ah menjadi energi kal!r) energi mekanik dan
akhirn'a menghasilkan energi listrik.
5. Sel &ahan &akar di nd!nesia saat ini masih &elum &an'ak
dikem&angkan se&agai energi alternatif serta karena sum&er da'a
manusia di nd!nesia masih &elum memadai dalam %engalaman serta
%engetahuan. Selain itu) dana 'ang di&utuhkan juga relatif sangat
&esar.
DA,TA+ PUSTAKA
Fuel Cell Energy 19
7/23/2019 Tugas III (Fuel Cell Energy)
http://slidepdf.com/reader/full/tugas-iii-fuel-cell-energy 21/21
1. htt%*<<%an@!elgitul!h.&l!gs%!t.+!m<2616<11<fuel-+ell-se&agai-energi-
alternatif.html
2. htt%*<<id.iki%edia.!rg<iki<SelG&ahanG&akar
3. htt%*<<digili&.it&.a+.id<files<disk1<>24<j&%tit&%%-gdl-muhammadis-
311H>-3-266#ta-2.%df
4. htt%*<<.al%ensteel.+!m<arti+le<126-16I-energi-fuel-+ell--sel-
&ahan-&akar<2>2>-fuel-+ell-sistem-matisn'a-sel-&ahan-&akar
5. Linden) (a,id) 0and&!!k f Batteries $nd uel "ell) 41-1) M+-
;ra-0ill) 1I#4
>. Breither) Manfred A) le+tr!+hemi+al Pr!+ess n uel "ell) 1I>I
Fuel Cell Energy 20