Kenali Sel Bahan Bakar Sebagai Energi Terbarukan Dan Solusi Penyediaan Energi Masa Depan

By : Dwi Suryo Abdullah , pemerhati listrik

Fuel cell adalah perangkat yang merubah energi kimia secara langsung menjadi energi listrik. Fuel cell atau sel bahan bakar merupakan sel yang mempunyai kemiripan dengan  baterai namun berfungsi untuk memproduksi listrik dengan prinsip elektrokimia dari kombinasi bahan bakar ( hidrogen, metanol, atau amonia ) dan oksigen.

Perbedaan antara sel bahan bakar dengan baterai adalah keberadaan energi listrik pada  baterai dilakukan dengan cara mengisi ulang karena baterai berfungsi untuk menyimpan energi listrik, sedangkan  sel bahan bakar untuk menghasilkan energi listrik tidak perlu diisi ulang 

Prinsip kerja dari fuel cell diawali dari masuknya bahan bakar ( hidrogen, metanol, atau amonia ) yang mengalir ke anoda, dan udara yang dialirkan  ke katoda.   Selanjutnya didalam sel bahan bakar hidrogen, katalis di anoda memisahkan molekul bahan bakar  (hidrogen, amonia, metanol) menjadi proton dan elektron, yang mengambil jalur berbeda ke katoda. 

Elektron akan mengalir  melewati sirkuit eksternal (saluran beban) sehingga terbentuk aliran listrik. Sementara Proton bermigrasi  melewati elektrolit (polymer elektrolit membrane) ke katoda, yang pada akhirnya elektron dan proton  bersatu dengan oksigen untuk menghasilkan air dan panas.

Ada berbagai jenis fuel cell telah dikembangkan di dunia antara lain :

1. polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), 

2. direct methanol fuel cell (DMFC), alkaline fuel cell (AFC), 

3. phosphoric acid fuel cell (PAFC), 

4. molten carbonate fuel cell (MCFC) dan 

5. solid oxide fuel cell (SOFC)

Sel bahan bakar mempunyai beberapa keunggulan dibanding pembangkit listrik bertenaga diesel atau uap karena tidak ada emisi karbon dioksida dan juga tidak ada polutan udara yang menimbulkan kabut asap dan menyebabkan gangguan kesehatan di sekitar sel bahan bakar ditempatkan,  tidak berisik selama operasi karena hanya memiliki sedikit bagian yang bergerak dan dapat menghasilkan energi listrik secara bersih dan efisiensinya bisa mencapai 60 % sehingga menjadi solusi sebagai penyedia energi untuk  mengatasi perubahan iklim/  pemanasan global.

Sel bahan bakar adalah teknologi yang sangat menjanjikan untuk konversi energi, mengingat penyediaan energi saat ini didominasi oleh teknologi lama, seperti mesin diesel, turbin uap dan turbin gas yang sudah saatnya dapat diganti untuk mewujudkan dekarbonisasi sektor energi

Inilah yang menjadi daya tarik dalam pengembangan sel bahan bakar  (Fuel Cell) apabila dijadikan sebagai sumber energi pengganti pasokan listrik skala kecil dengan daya berkisar 10 - 2000 Watt sehingga dapat memenuhi kebutuhan listrik rumah tangga.

Kelemahan dari sel bahan bakar saat ini adalah masih terbatasnya pasokan bahan bakar seperti hidrogen, amonia ataupun metanol, kesulitan pengangkutan bahan bakar  dan harga unit sel bahan bakar masih mahal sehingga jarang pemanfaatannya.

Meski mempunyai kelemahan namun tidak berhenti dalam melakukan riset dan pengembangannya, seperti di Indonesia teknologi sel bahan bakar  (fuel cell) dalam skala industri telah banyak dipergunakan terutama untuk penyediaan catu daya pada BTS (Base Transceiver Station) mengingat lokasinya di perbukitan atau yang jauh dari jaringan listrik PLN sudah lebih dari 500 lokasi BTS telah menggunakan  sell bahan bakar, selain Itu juga telah dimanfaatkan sebagai back up power supply untuk server, bahkan produsen kendaraan Hyundai dari Korea telah menerapkan teknologi sel bahan bakar pada product kendaraan truck  Hidrogen.

Mengkutip laman resmi Hyundai Motor group  https://tech.hyundaimotorgroup.com

bahwa Hyundai mulai mengembangkan Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) sejak tahun 1998 dan pada tahun 2000 pertama pengembangan kendaraan sel bahan bakar berdasarkan Santa Fe dalam perkembangannya pada tahun 2021 telah memproduksi sel bahan bakar hidrogen bertenaga 180 kW yang digunakan untuk kendaraan berat berjenis truck dan mampu menjelajah hingga jarak tempuh 400 km, bahkan untuk armana komersial E-motor 350 kW dengan torsi maksimal 2.237 Nm.

Dengan perkembangan teknologi sel bahan bakar dalam dua dasa warsa terakhir ini impian untuk mewujudkan dekarbonisasi semakin cepat. (dsa/sm/at)