Kelebihan dan Kekurangan Teknologi Fuel Cell

A. Kelebihan

A.1. Tidak Mengeluarkan Emisi Berbahaya (Zero Emission)

Sebuah sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen murni. Tetapi ketika memakai hidrogen hasil dari reforming hidrokarbon/fosil (misal: batu bara, gas alam, dll) maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut masih dapat dikategorikan zero emission. Menurut standar yang dikeluarkan United Technologies Corporation (UTC) pada tahun 2002, maka sebuah sistem fuel cell dapat dikategorikan zero emission ketika mengeluarkan emisi pencemar udara yang sangat rendah, dengan kriteria sbb: NOx =< 1 ppm, SO2 =< 1 ppm, CO2 =< 2 ppm.

Tabel 1. Emisi Pencemar Udara dari Jenis-Jenis Fuel Cell (Bluestein, 2002)

t006.jpg

Catatan: PEM (Polimer Electrolyte Membrane), PAFC (Posporic Acid Fuel Cell), SOFC (Solid Oxide Fuel Cell), MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell), 1 lb (pon) = 0,45 kg). Selain itu, sistem ini juga tidak mengeluarkan suara (tidak berisik), kecuali suara dari beberapa peralatan pendukung seperti pompa, kipas, kompresor, dll.

A.2. Efisiensi Tinggi (High efficiency)

Oleh sebab fuel cell tidak menggunakan proses pembakaran dalam konversi energi, maka efisiensinya tidak dibatasi oleh batas maksimum temperatur operasional (tidak dibatasi oleh efisiensi siklus Carnot). Hasilnya, efisiensi konversi energi pada fuel cell melalui reaksi elektrokimia lebih tinggi dibandingkan efisiensi konversi energi pada mesin kalor (konvensional) yang melalui reaksi pembakaran.

fc008.jpg

Gambar 1. Perbandingan Efisiensi Fuel Cell dengan Mesin Konvensional (micro-vett.it, 09/10/2006)

A.3. Cepat Mengikuti Perubahan Pembebanan (Rapid load following)

Fuel cell memperlihatkan karakteristik yang baik dalam mengikuti perubahan beban. Sistem Fuel cell yang menggunakan hidrogen murni dan digunakan pada sebagian besar peralatan mekanik (misal: motor listrik) memiliki kemampuan untuk merespon perubahan pembebanan dengan cepat.

A.4. Temperatur Operasional Rendah

Sistem fuel cell sangat baik diaplikasikan pada industri otomotif yang beroperasi pada temperatur rendah. Keuntungannya adalah fuel cell hanya memerlukan sedikit waktu pemanasan (warmup time), resiko operasional pada temperatur tinggi dikurangi, dan efisiensi termodinamik dari reaksi elektrokimia lebih baik.

A.5. Reduksi Transformasi Energi

Ketika fuel cell digunakan untuk menghasilkan energi listrik maka fuel cell hanya membutuhkan sedikit transformasi energi, yaitu dari energi kimia menjadi energi listrik. Bandingkan dengan mesin kalor yang harus mengubah energi kimia menjadi energi panas kemudian menjadi energi mekanik yang akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Fuel cell yang diaplikasikan untuk menggerakkan motor listrik memiliki jumlah transformasi energi yang sama dengan mesin kalor, tetapi transformasi energi pada fuel cell memiliki efisiensi yang lebih tinggi.

fc009.jpg

Gambar 2. Transformasi Energi Untuk Keluaran Energi Mekanik (micro-vett.it, 09/10/2006)

A.6. Waktu Pengisian Hidrogen Singkat

Sistem fuel cell tidak perlu penyetruman (recharge) layaknya baterai. Tetapi sistem fuel cell harus diisi ulang dengan hidrogen, dimana prosesnya lebih cepat dibandingkan penyetruman baterai. Selain itu, baterai tidak dapat dipasang dalam jumlah besar pada mesin otomotif untuk meningkatkan performance karena akan semakin menambah beban pada kendaraan tersebut.

fc010.jpg

Gambar-010 Stasiun Pengisian Hidrogen (Stefan Geiger, 2004)

B. Kekurangan

B.1. Hidrogen

Hidrogen sulit untuk diproduksi dan disimpan. Saat ini proses produksi hidrogen masih sangat mahal dan membutuhkan input energi yang besar (artinya: efisiensi produksi hidrogen masih rendah). Untuk mengatasi kesulitan ini, banyak negara menggunakan teknologi reforming hidrokarbon/fosil untuk memperoleh hidrogen. Tetapi cara ini hanya digunakan dalam masa transisi untuk menuju produksi hidrogen dari air yang efisien.

B.2. Sensitif pada Kontaminasi Zat-asing

Fuel cell membutuhkan hidrogen murni, bebas dari kontaminasi zat-asing. Zat-asing yang meliputi sulfur, campuran senyawa karbon, dll dapat menonaktifkan katalisator dalam fuel cell dan secara efektif akan menghancurkannya. Pada mesin kalor pembakaran dalam (internal combustion engine), masuknya zat-asing tersebut tidak menghalangi konversi energi melalui proses pembakaran.

B.3. Harga Katalisator Platinum Mahal

Fuel cell yang diaplikasikan pada industri otomotif memerlukan katalisator yang berupa Platinum untuk membantu reaksi pembangkitan listrik. Platinum adalah logam yang jarang ditemui dan sangat mahal. Berdasarkan survei geologis ahli USA, total cadangan logam platinum di dunia hanya sekitar 100 juta kg (Bruce Tonn and Das Sujit, 2001). Dan pada saat ini, diperkirakan teknologi fuel cell berkapasitas 50 kW memerlukan 100 gram platinum sebagai katalisator (DEO, 2000). Misalkan penerapan teknologi fuel cell berjalan baik (meliputi: penghematan pemakaian platinum pada fuel cell, pertumbuhan pasar fuel cell rendah, dan permintaan platinum rendah) maka sebelum tahun 2030 diperkirakan sudah tidak ada lagi logam platinum (Anna Monis Shipley and R. Neal Elliott, 2004). Untuk itulah diperlukan penelitian untuk menemukan jenis katalisator alternatif yang memiliki kemampuan mirip katalisator dari platinum.

B.4. Pembekuan

Selama beroperasi, sistem fuel cell menghasilkan panas yang dapat berguna untuk mencegah pembekuan pada temperatur normal lingkungan. Tetapi jika temperatur lingkungan terlampau sangat dingin (-10 s/d -20 C) maka air murni yang dihasilkan akan membeku di dalam fuel cell dan kondisi ini akan dapat merusak membran fuel cell (David Keenan, 10/01/2004). Untuk itu harus didesain sebuah sistem yang dapat menjaga fuel cell tetap berada dalam kondisi temperatur normal operasi.

fc011.jpg

Gambar-011 Tes Mobil Bermesin Fuel Cell pada Kondisi Bersalju

B.5. Teknologi Tinggi & Baru

Perlu dikembangkan beberapa material alternatif dan metode konstruksi yang baru sehingga dapat mereduksi biaya pembuatan sistem fuel cell (harga komersial saat ini untuk pembangkit listrik dengan fuel cell ~$4000/kW) (Javit Drake, 29/03/2005).

t007.jpg

Tabel-007 Biaya Investasi, Operasional, Pemeliharaan Jenis Jenis Fuel Cell (Anna Monis Shipley and R. Neal Elliott, 2004)

t006.jpg

Diharapkan dimasa depan dapat dihasilkan sebuah sistem fuel cell yang lebih kompetitif dibandingkan mesin bakar/otomotif konvensional (harga saat ini: $20/kW) dan sistem pembangkit listrik konvensional (harga saat ini: $1000/kW) (Matthew M. Mench, 24/05/2001). Teknologi baru tersebut akan mampu menghasilkan reduksi biaya, reduksi berat dan ukuran, sejalan dengan meningkatnya kehandalan dan umur operasi (lifetime) sistem fuel cell. Penggunaan sistem fuel cell dalam industri otomotif minimal harus memiliki umur operasi 4.000 jam (ekivalen 100.000 mil pada kecepatan 25 mil per jam) dan dalam industri pembangkit listrik minimal harus memiliki umur operasi 40.000 jam (Matthew M. Mench, 24/05/2001).

B.6. Ketiadaan Infrastruktur

Infrastruktur produksi hidrogen yang efektif belum tersedia. Tersedianya teknologi manufaktur dan produksi massal yang handal merupakan kunci penting usaha komersialisasi sistem fuel cell.

Referensi:
Matthew M. Mench, Chao-Yang Wang and Stefan T. Thynell., An Introduction to Fuel Cells and Related Transport Phenomena, Dept of Mechanical and Nuclear Engineering, Pennsylvania State University, USA, pp: 3 � 4, 24/05/2001

David Keenan, Fuel Cell Companies, Minnesota Futurists Financial Futures SIG, USA, 10/01/2004.

Javit Drake, Fuel Cells: Concept Today, Practical Tomorrow?, Gillette Technical Center Needham, 29/03/2005.

Anna Monis Shipley and R. Neal Elliott, Stationary Fuel Cells: Future Promise, Current Hype, American Council for an Energy-Efficient Economy, Washington D.C, March 2004.

Bruce Tonn and Das Sujit, An Assessment of Platinum Availability for Advanced Fuel Cell Vehicles, Oak Ridge, Tenn.: Oak Ridge National Laboratory, 2001.

United Technologies Corporation, Benefits of the PC 25 Fuel Cell Power Plant, http://www.utcfuelcells.com/commercial/ pc25summary.shtml, South Windsor Conn.: United Technologies Corporation, 2002.

Bluestein, Joel (Energy and Environmental Analysis, Inc.), Personal Communication, October 2002.

Stefan Geiger, Fuel Cells in Austria, Italy and Switzerland � A Survey of current Developments, http://www.fuelcelltoday.com/, 2004.

Anonim, Fuel Cell: Technology Comparison, http://www.micro-vett.it/H2/ing/fcing.html, 09/10/2006.

Anonim, Advantages of Fuel Cell Vehicles, http://www.micro-vett.it/H2/ing/vehicle.html, 09/10/2006.

Penulis: Thomas

dari : kamase.org

About these ads

Berikan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

Bergabunglah dengan 48 pengikut lainnya.

%d blogger menyukai ini: