Sumber Energi Masa Depan

FUEL CELL

Jika elektrolisa dapat menguraikan air menjadi gas hidrogen dan oksigen dengan bantuan trik dan elektroda. Pada fuell cell memasukan gas hidrogen dan oksigen dengan bantuan elektrolit dan elektroda untuk memproduksi tenaga listrik.

Fuel cell, mungkin sudah tidak asing di telinga kita. Dewasa ini seiring dengan makin mahalnya dan terbatasnya minyak bumi (ada yang memperkirakan 40 tahun lagi akan habis), penggunaan alternatif energi sangat didengung-dengungkan, dan salah satunya adalah energi hidrogen. Dengan perkembangan teknologi hidrogen, bisa jadi pada abad ini gasoline engine akan menghilang dan akan digantikan oleh fuel cell. Pembangkit listrik tenaga thermal dan kabel listrik akan menghilang, sebagai gantinya, di setiap rumah akan memiliki satu fuel cell sebagai sumber energinya. Wah kok jadi berandai-andai ya. Tapi kesemuanya itu bukanlah suatu hal yang mustahil.

Untuk fuell cell bahan gas oksigen dapat dari udara sedang gas hidrogen dapat diperoleh dari reaksi reformer dari hidrokarbon yang pada saat ini diperoleh dari pabrik besar. Gas hidrogen mempunyai kesulitan untuk disimpan dan ditransport karena molekul yang kecil sehingga sulit untuk dicairkan dan mudah terbakar. Usaha memperoleh hidrogen dengan mudah sedang diusahakan dengan berbagai cara misalnya memperkecil reaktor reformer dengan bahan baku LPG atau gas methane, menguraikan metanol yang dibuat dari pabrik besar tetapi dalam bentuk cair sehingga mudah untuk ditransport. Gas hidrogen dapat juga diperoleh dari methanol setelah diuraikan menjadi gas CO dan hidrogen, kemudian gas CO dioksidasi menjadi CO₂ dan air.

Prinsip fuel cell

Bagian terpenting pada Fuel cell adalah 2 lapis elektroda dan elektrolit. Elektrolit disini adalah zat yang akan membiarkan ion lewat, namun tidak halnya dengan elektron. Pada anoda, H₂ dialirkan, kemudian platina (Pt) yang terkandung pada anoda akan bekerja sebagai katalis, yang kemudian akan “mengambil” elektron dari atom hidrogen. Kemudian, ion H⁺ yang terbentuk akan melewati elektrolit, sedangkan elektron tetap tertinggal di anoda. Pada katoda, oksigen dialirkan. Kemudian, ion H⁺ yang melewati elektrolit akan berikatan dengan oksigen menghasilkan air dengan bantuan platina yang terkandung pada katoda sebagai katalis. Reaksi ini akan berlangsung jika ada elektron. Pada anoda, elektron tertinggal, sedangkan pada katoda membutuhkan elektron. Sehingga, jika anoda dan katoda dihubungkan maka elektron akan mengalir. Hal ini lah yang menjadi prinsip dasar dari fuel cell.

Unit fuel cell

Satu unit fuel cell yang terdiri atas 2 lembar Pt Elektroda dan elektrolit disebut sel tunggal. Tegangan yang diperoleh dari 1 buah sel tunggal ini berkisar 1 volt , sama dengan sel kering. Untuk mampu menghasilkan tegangan yang tinggi/yang dinginkan maka sel tersebut bisa disusun secara seri/pararel. Kumpulan dari banyak sel tunggal ini disebut stack. Untuk membuat stack, selain dibutuhkan single sel tunggal, juga diperlukan sel seperator.

Agar bisa digunakan pada telepon seluler, diperlukan beberapa single cell. Sedangkan untuk penggunaan rumah tangga diperlukan 20 lebih dan untuk mobil diperlukan 200 lebih single cell. Sehingga Pt elektroda, elektrolit, dan sel separator yang dibutuhkan ikut meningkat. Saat ini harga dari bahan-bahan tersebut sangatlah mahal. sehingga untuk diterapkan pada mobil masih terbilang mahal.

Tipe fuel cell

Sejak dipergunakan untuk pengembangan eksplorasi luar angkasa oleh NASA, fuel cell mulai mendapat perhatian khusus dari para peniliti. Hingga saat ini, telah muncul berbagai macam jenis fuel cell. Berdasarkan atas perbedaan elektrolit yang digunakan, fuel cell dapat dibagi menjadi 4 tipe. Keempat tipe tersebut, suhu dan skala energi yang dihasilkan pun berbeda. 4 tipe tersebut bisa dipisah menjadi 2, yaitu yang bekerja pada suhu tinggi (dua tipe) dan pada suhu rendah (2 tipe) :

Tipe pada suhu tinggi adalah MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). Kedua tipe ini berkerja pada suhu 500-1000^oC. pada suhu tinggi, kecepatan reaksi bisa berlangsung cepat, sehingga tidak diperlukan katalis (Pt). Namun pada suhu tinggi pula, diperlukan bahan yang mempunyai durability bagus dan tahan akan korosi. MCFC bekerja pada suhu 650^oC, dan elektrolit yang digunakan adalah garam karbonat (Li₂CO₃, K₂CO₃, dll) dalam bentuk larutan. Sedangkan SOFC, bekerja pada suhu 1000^oC, dengan keramik padat (misal, ZrO₂) sebagai elektrolitnya. MCFC dan SOFC sendiri hingga saat ini masih tahap lab, dan belum dikomersilkan. Diharapkan bisa di masa depan bisa diterapkan dalam skala besar. Dan apabila teknologi dimana suhu kerja bisa diturunkan berkembang, bukan tidak mungkin kelak kedua fuel cell tipe ini bisa diterapkan dalam skala rumah tangga.

Sedangkan untuk tipe suhu rendah adalah PAFC (Phosphoric acid Fuel Cell) dan PEFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Pada kedua tipe ini, berkerja pada suhu dibawah 200^oC. keunggulan pada tipe ini adalah waktu untuk mengaktifkannya cukup cepat dan bisa diterapkan dalam skala kecil. Namun, karena memerlukan Pt, yang harganya cukup mahal, sbg elektroda, maka biayanya pun menjadi mahal. PAFC bekerja pada suhu 200^oC, dan asam fosfat (H₃PO₄) sebagai elektrolitnya. Ditemukan pada tahun 1967, dan sejak tahun 1980-an, khususnya di Jepang dan Amerika, mulai dipergunakan pada hotel, rumah sakit, dan lain lain. Diantara 4 tipe fuel cell, tipe inilah yang paling cepat untuk dikomersilkan. PEFC bekerja pada suhu dibawah 100^oC, membran polimer sebagai elektrolitnya. Karena menggunakan lapisan tipis membran polimer, ukuran secara kesulurahan sangatlah kecil. Dewasa ini, penggunaan fuel cell tipe ini sudah cukup luas digunakan, mulai dari mobil hingga telepon seluler.

Keunggulan fuel cell

Jika berbicara tentang keunggulan fuel cell, maka salah satunya adalah tingkat efisiensi energi yang dihasilkan. Jika pada pembangkit listrik tenaga termal, suhu pembakaran sekitar 550 ^o C, secara teoritis memiliki tingkat efisiensi maksimal 60%. Namun untuk fuel cell yang menggunakan hydrogen sebagai sumber energinya, pada suhu kamar pun, secara teoritis memiliki tingkat efisiensi mencapai 83 %. Tidak berisik, tidak mengeluarkan gas buang kecuali air sehingga tidak menyebabkan polusi.

Pemanfaatan fuel cell saat ini dan masa datang

Penerapan fuel cell untuk skala rumah tangga sudah mulai diterapkan sejak tahun 2005 yang lalu. Di jepang sendiri sudah terpasang sekitar 600 fuel cell skala rumah tangga. Dengan adanya pemakaian fuel cell pada rumah tangga, maka sudah tidak diperlukannya lagi kabel pengalir listrik (dari pembangkit listrik ke rumah), sehingga loss dayanya menjadi nol. Selain itu, bila panas yang dihasilkan bisa dimanfaatkan lagi, salah satunya untuk memanaskan air/ ofuro (kebiasaan merendam orang jepang di air panas) dengan koordinasi seperti ini, maka tingkat efisiensi pemanfaatan energi fuel cell bisa mencapai 80 %.

Selain pada rumah, fuel cell mulai digunakan secara luas pada hand phone. Hp saat ini, khususnya di jepang, sudah mulai dilengkapi dengan berbagai macam fitur yang sangat tinggi, seperti MP3 player, TV, navigasi, dll. Sehingga untuk mampu menjalankan fitur2 tingkat tinggi maka diperlukan baterai dengan daya tinggi dan tahan lama. Apabila melihat perkembangan baterai saat ini (baterai litium) maka hal ini menjadilah mustahil. Yang diharapkan saat ini adalah fuel cell. Seandainya baterai hp saat ini digantikan dengan fuel cell dengan ukuran yang sama, mampu meningkatkan waktu guna hp minimal 10 kali lipat dibanding baterai lithium. Tidak hanya hp, penggunaan fuel cell saat ini sudah mulai diterapkan pada perangkat elektronik mobile lainnya, seperti laptop, dan digital kamera.

( Artikel ini saya kutip dari www.google.com )

Jepang dengan kemajuan teknologinya mampu menjawab permasalahan yang dihadapi oleh setiap negara di dunia ini. Salah satunya yaitu bahan bakar. Jepang yang memiliki sumber daya alamnya rendah, mampu membuktikan kepada mata dunia bahwa mereka adalah Negara yang maju akan teknologi. Negara Indonesia diberi karunia oleh Tuhan Yang Maha Esa sumber daya alam yang melimpah ruah,.Namun,“Mengapa kita tidak bisa berdiri di samping Jepang?”

Karena hanya ada satu jawabannya yang pasti,

bangsa kita memiliki mutu sumber daya manusia yang rendah, etos kerja yang rendah, ketersediaan lapangan kerja yang sempit, serta budaya yang sangat mengerikan yang membawa bangsa ini semakin terpuruk yaitu budaya korupsi yang sudah mengakar di negeri ini.Tapi kita tidak boleh pasrah dan terima begitu apa adanya. Kita harus mengadakan perubahan demi terciptanya masa depan yang lebih baik.Kitalah pemimpin negeri ini.Dan kitalah revolusioner bagi bangsa kita sendiri, bangsa Indonesia.

Jika kondisi seperti ini dibandingkan dengan Jepang jelas memiliki perbedaan yang sangat mencolok. Di Jepang mutu pendidikan nya sangat tinggi, etos kerja yang tinggi, lapangan kerja yang memadai, serta disiplin dan bertanggung jawab. Itulah kunci dari kesuksesan Jepang.

“Apakah kita bisa seperti Jepang?” ya pasti kita bisa . Kita bisa membuka pintu gerbang kesuksesan jika kita memiliki kunci kesuksesan. Kunci kesuksesan sudah kita ketahui jadi langkah kita selanjutnya adalah berusaha untuk mencapai kunci kesuksesan.