tugas iii (fuel cell energy)

21
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 I S U S U N Oleh: M. Arif Wicaks! NIM: "#$%"&'()# *U+USAN TEKNIK ELEKT+O ,AKULTAS TEKNIK UNIVE+SITAS +IAU -$"

Upload: m-arif-wicaksono

Post on 19-Feb-2018

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

-$"

Page 2: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 3: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 4: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 5: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 6: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 7: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 8: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 9: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 10: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 11: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 12: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 13: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 14: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 15: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 16: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 17: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 18: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 19: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 20: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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

Page 21: Tugas III (Fuel Cell Energy)

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