Kelebihan Dan Kelemahan Fuel Cell [PDF]

Citation preview

Kelebihan dan Kelemahan Fuel Cell A. Kelebihan 1. Tidak mengeluarkan emisi berbahaya Sebuah sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen murni. Sedangkan saat memakai hidrogen hasil reforming (proses mengubah struktur molekul yang kualitasnya buruk (rantai karbon lurus) akan menjadi fraksi yang kualitasnya lebih baik (rantai karbon bercabang) yang dilakukan dengan pemakaian katalis atau proses pemanasan) hidrokarbon/fosil(misal: batu bara, gas alam, dan lain-lain) maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut dapat dikategorikan zero emission.menurut standar United Technologies Corporation (UTC) tahun 2002,sistem fuel cell dapat dikateorikan zero emission ketika mengeluarkan emisi udara yang sangat rendah. 2. Efisiensi tinggi Dalam konversi energi, fuel cell tidak menggunakan proses pembakaran sehingga efidiensinya tidak dibatasi oleh batas maksimum temperatur operasional (tidak dibatasi oleh efidiensi siklus carnot). Siklus carnot merupakan suatu siklus termodinamika yang melibatkan proses isotermal, isobarik, dan isokorik. Hasilnya, efisiensi konversi energi pada fuel cell melalui reaksi elektrokimia (reaksi redoks yang bersangkut paut dengan listrik) lebih tinggi dibanding dengan efisiensi konversi energi pada mesin konvensional yang elalui reaksi pembakaran. 3. Cepat mengikuti perubahan pembebanan (Rapid Load Following) Sistem fuel cell yang menggunakan hidrogen murni dan digunakan padaa sebagian besar peralatan mekanik (misal : motor listrik) memiliki kemampuan untuk merespon perubahan pembebanan dengan cepat.. 4. Temperatur operasional rendah Sistem fuel cell hanya memerlukan sedikit pemanasan (warm up time), resiko operasional pada teemperatur tinggi dikurangi, dan efisiensi termodinamik dari reaksi elektrokimia lebih baik, sehingga fuel cell sangat baik diaplikasikan pada industri otomotif yang beroperasi pada suhu rendah. 5. Reduksi transformasi energi Fuel cell hanya membutuhkan sedikit transformasi energi, yaitu energi kimia menjadi energi listrik saat digunakan untuk menghasilkan energi listrik. dibandiingkan dengan mesin konvensional/kalor yang harus mengubah energi kimia menjadi energi panas, kemudian menjadi mekanik yang akan memutar generator menjadi energi listrik. sehingga, pada penerapan untuk menggerakan mesin listrik, fuel cell memiliki jumlah transformasi energi yang sama dengan mesin kalor, namun dengan efisinsi pada fuel cell yang lebih tinggi. 6. Waktu pengisisan hidrogen singkat Sistem fuel cell tidak memerlukan penyetruman sepert baterai. Sistem fuel cell harus diisi ulang dengan hidrogen yang prosesnya lebih cepat dibanding penyetruman baterai. B. Kelemahan 1. Hidrogen sulit diproduksi dan disimpan Saat ini produksi hidrogen masih sangat mahal dan membutuhkan input energi yang besar. Untuk mengatasinya, banyak negara menggunakan teknologi



2.



3.



4.



5.



6.



reforming hidrokarbon/fosil untuk menghasilkan hidrogen. Akan tetapi, proses ini hanya digunakan dalam masa transisi untuk menuju produksi hidrogen dari air yang efisien. Sensitif pada konntaminasi zat asing Fuel cell membutuhkan hidrogen murni, bebas dari zat kontaminasi seperti sulfur, campuran senyawa karbon, dan lain-lain yag dapat menonaktifkan katalisator dalam fuel cell. Harga katalisator platinum mahal Fuel cell yang diaplikasikan dalam industri otomotif memerlukan katalisator berupa platinum untuk membantu reaksi pembangkitan listrik. platinum adalah logam yang sangat mahal dan jarang ditemui. Untuk itulah, diperlukan penelitian untuk menemukan jenis katalisator alternatif yang mirim dengan katalisator platinum. Pembekuan Dalam mode operasi, fuel cell menghasilkan panas yang dapat mencegah pembekuan pada temperatur linggkungan yang normal. Tetapi jika temperatur lingkungan berada di kondisi sangat dingin (-10 s/d 20C), maka air murni yang dihasilkan akan membeku didalam fuel cell dan kondisi ini dapat merusak membran fuel cell, sehingga perlu desain sebuah sistem yang dapat menjaga fuel cell tetap berada dikondisi normal. Teknologi tinggi & baru Perlu dikembangkan beberapa material alternatif dan metode kontruksi yang baru untuk mereduksi biaya pembuatan sistem fuel cell. Teknologi baru tersebut diharapkan menghasilkan reduksi biaya, reduksi ukuran dan berat, sejalan dengan meningkatkan kehandalan dan umur operasi sistem fuel cell. Ketiadaan infrastruktur Infrastruktur produksi hidrogen yang efektif belum tersedia. Tersedianya teknologi manufaktur dan produksi massal yang handal merupakan kunci penting usaha komersial sistem fuel cell.



Aplikasi, demonstrasi, dan status Daya secara tradisional bergantung pada bahan bakar fosil, yang memiliki beberapa keterbatasan yaitu : a. menghasilkan polutan dalam jumlah besar, b. cadangan bahan terbatas, c. penyebab konflik global antar wilayah. Fuel cell bisa digunakan sebagai sumber energi bagi berbagai keperluan mulai dari peralatan yang dapat dipindahkan (portabel), peralatan yang bergerak (transportasi) dan pembangkit tetap (stationer). Fuel cell dapat digunakan dimana saja mulai dari peralatan rumah tangga sampai ke telepon selular. Pasar masa depan fuel cell mencakup untuk keperluan portabel, transportasi dan sektor stasioner. 1. Sektor Portabel Salah satu pasar masa depan utama fuel cell adalah sektor portabel. Ada banyak perangkat portabel yang akan menggunakan fuel cell untuk daya perangkat tersebut dalam jangka waktu yang lama. Fuel cell akan menyediakan sumber daya listrik terus



menerus selama ada bahan bakar yang dipasokkan. Fuel cell dapat dengan mudah diproduksi dengan daya besar dan ringan untuk keperluan tersebut. Keuntungan lainnya adalah operasinya tenang, tidak berisik dan panas yang dihasilkan rendah. Fuel cell dapat memberikan keluaran energi yang sama seperti batere dengan berat dan volume yang jauh lebih kecil. Hal ini sangat menguntungkan untuk sistem tenaga portabel. Tabel 1 membandingkan berat, energi, dan volume berbagai jenis batere dengan PEMFC. Sebagai sumber daya portabel yang berkapasitas beberapa watt sampai beberapa ratus watt dapat dibawa kemana-mana untuk keperluan berkemah, kendaraan rekreasi, peralatan elektronik seperti telepon seluler dan komputer, serta untuk keperluan tentara di medan perang. Cocok digunakan untuk keperluan militer. Militer memiliki kebutuhan daya besar dalam jangka panjang. Pengisiannya tidak diperlukan dan hanya membawa tangki cadangan akan tidak mahal daripada tansportasi batere cadangan. 2. Sektor Transportasi Pasar transportasi akan mendapatkan keuntungan dari pemakaian fuel cell karena bahan bakar fosil akan terus menjadi langka, dan karena itu akan ada kenaikan harga yang tak terelakkan. Kendaraan fuel cell memungkinkan mempunyai daya tarik baru dengan rancangan kendaraan yang lebih kecil dan memiliki kemampuan lebih efisien daripada kendaraan dengan bahan bakar lain. Beberapa industri otomotif telah mengembangkan kendaraan roda dua maupun kendaraan roda empat. 3. Sektor Stationer Fuel cell stasioner besar dapat menghasilkan daya listrik untuk keperluan rumah atau bisnis. Fuel cell ini dapat juga dihubungkan interkoneksi dengan jala-jala yang sudah ada. Jenis fuel cell ini sangat menguntungkan untuk bisnis dan perumahan yang tidak tersedia listrik. Sebagai sumber energi yang tepat guna dan energi yang dapat diperbarui, fuel cell dapat mengambil fungsi jaringan listrik tempat tinggal, rumah sakit dan industri. Beberapa fasilitas seperti pusat pemroses data atau peralatan telekomunikasi membutuhkan daya yang berkualitas tinggi. Gangguan listrik dan terputusnya pasokan daya listrik akan menghasilkan kerugian data yang berharga atau terputusnya aktivitas produksi. Beberapa industri juga membutuhkan kualitas daya yang sama. Rumah sakit harus mempunyai kemampuan mempertahankan pasokan daya listrik pada saat melakukan kegiatan operasi.