FUEL CELL SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF MASA DEPAN

Karya Tulis Ilmiah

Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Bahasa Indonesia.

Rd. Riana Gumelar PratamaNIM 141411054

JURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2014

KATA PENGANTARPuji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, karena berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan karya tulis ilmiah ini. Karya tulis ilmiah ini berjudul Fuel Cell Energi Alternatif Masa Depan. Karya tulis ilmiah ini penulis serahkan kepada Ibu Dra. Sri Murniati, M.Pd. untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Bahasa Indonesia. Makalah ini telah penulis susun tentunya dengan bantuan dan dukungan dari beberapa pihak, untuk itu penulis menyampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dan mendukung dalam pembuatan makalah ini.Penulis menyadari dalam penulisan karya tulis ilmiah ini masih belum sempurna dan masih banyak kekurangan dalam tata cara penulisan, isi, dan bahasa. Oleh karena itu, kritik yang membangun sangat dibutuhkan agar dapat melakukan yang lebih baik lagi.Harapan penulis karya tulis ilmiah ini dapat dibaca dan diterima oleh banyak orang agar semakin banyak orang yang mengetahui tentang energi alternatif berupa fuel cell ini. Dan mudah-mudahan karya tulis ilmiah ini dapat menjadi pengetahuan yang dapat menambah ilmu bagi yang telah membacanya.

Bandung, November 2014

Penulis

DAFTAR ISIKATA PENGANTARIIDAFTAR ISIIIIBAB I PENDAHULUAN11.1Latar Belakang Masalah11.2Rumusan Masalah11.3Tujuan Penulisan21.4Cara Memperoleh Data2BAB II LANDASAN TEORI32.1Definisi Energi dan Energi Alternatif32.2Definisi Fuel Cell32.3Klasifikasi Fuel Cell32.3.1Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)42.3.2Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)42.3.3Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)52.3.4Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell (SPEFC)6BAB III ANALISIS DATA73.1Proses Fuel Cell73.2Keunggulan Fuel Cell8BAB IV SIMPULAN DAN SARAN94.1Simpulan94.2Saran9DAFTAR PUSTAKA10

III

BAB IPENDAHULUANLatar Belakang MasalahEnergi merupakan hal utama dalam melakukan aktivitas sehari-hari, manusia membutuhkan energi untuk dapat melaksanakan kegiatannya, manusia mendapatkan asupan energi dari makanan yang dimakannya. Dewasa ini, tidak hanya manusia yang memerlukan energi, peralatan yang membantu manusia melakukan kegiatannya pun memerlukan energi.Energi dibutuhkan juga untuk menghidupkan mesin, kendaraan, peralatan rumah tangga, dan sebagainya. Energi yang sering digunakan yakni minyak dan gas bumi, dua energi tersebut merupakan energi utama yang digunakan sebagai bahan bakar. Akan tetapi, penggunaan dua energi tersebut memiliki beberapa kelemahan seperti menyebabkan polusi lingkungan, dan dua energi tersebut akan habis bila digunakan terus menerus. Energi alternatif merupakan wujud perkembangan dalam bidang energi, energi alternatif dapat menggantikan energi utama sehingga penggunaan sumber daya alam berupa minyak dan gas bumi dapat dikurangi. Salah satu energi alternatif yang menjadi pusat utama saat ini yaitu Fuel Cell. Fuel Cell merupakan energi alternatif yang saat ini dikembangkan.Rumusan MasalahBerdasarkan latar belakang, dapat dirumuskan permasalahan dalam penelitian ini seperti berikut.a) Bagaimana prinsip/proses energi alternatif Fuel Cell ?b) Apa keunggulan dari energi Fuel Cell?

1

Tujuan PenulisanTujuan dari penulisan karya ilmiah ini untuk memberi pengetahuan mengenai energi alternatif berupa Fuel Cell serta beberapa manfaat dari penerapan energi Fuel Cell tersebut. Fuel Cell dapat mengurangi penggunaan dari bahan bakar lain seperti gas dan minyak bumi serta mengurangi polusi terhadap lingkungan.Cara Memperoleh DataMetode perolehan data yang dilakukan yakni dengan mencari referensi dari internet. Referensi dapat berupa jurnal maupun karya ilmiah mengenai energi alternatif, adapun beberapa situs edukasi mengenai energi alternatif Fuel Cell.

2

BAB IILANDASAN TEORIDefinisi Energi dan Energi AlternatifDalam Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), Energi /nrgi/ adalah kemampuan untuk melakukan kerja; daya (kekuatan) yang dapat digunakan untuk melakukan berbagai proses kegiatan; tenaga.Energi adalah kemampuan benda melakukan usaha. Jumlah energi yang diberikan sama dengan usaha yang dilakukan. Lebih lanjutnya, jika suatu benda melakukan usaha, maka benda tadi akan kehilangan energi yang sama dengan usaha yang dilakukannya. Jelasnya, suatu benda yang mampu melakukan usaha tentu akan mengeluarkan energi. (Bueche, 1989:53)Bueche (1989:58) juga menjelaskan bahwa Energi Alternatif adalah energi yang bertujuan menggantikan energi konvensional dengan menghilangkan akibat dari energi konvensional. Definisi Fuel CellFuel Cell (sel bahan bakar) adalah salah satu energi alternatif yang menggunakan sistem elektrokimia yang mengubah energi kimia dari hidrogen dan oksigen menjadi energi listrik dengan menghasilkan panas dan air (Hasan, 2007). Klasifikasi Fuel CellMenurut Hasan (2007), klasifikasi Fuel Cell berdasarkan elektrolitnya, dan secara umum diklasifikasikan menjadi 4 tipe, yaitu:a. phosphoric acid fuel cell (PAFC)b. molten carbonate fuel cell (MCFC)c. solid oxide fuel cell (SOFC)d. solid polymer electrolyte fuel cell (SPEFC)

3

Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)Phosphoric acid fuel cell (PAFC) adalah jenis fuel cell yang menggunakan cairan asam fosfat (H3PO4) sebagai elektrolit. Jenis ini adalah jenis fuel cell pertama yang mencapai tahap komersial, ditemukan pada pertengahan tahun 1960 serta diuji pada tahun 1970. Fuel cell jenis ini mampu beroperasi pada suhu antara 150o-210oC. Reaksi yang terjadi pada elektroda dapat dilihat pada gambar yang dikutip dari wikipedia seperti berikut.Reaksi anoda: 2H 4H++ 4eReaksi katoda: O2(g) + 4H+ + 4e 2H2ORaksi seluruh: 2H2 + O2 2H2OSumber: http://en.wikipedia.org

Gambar 1 Skema Reaksi PAFC Fuel Cell

Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)4

Molten carbonate fuel cell (MCFC) adalah jenis fuel cell yang bersuhu tinggi, beroperasi pada suhu 600oC lebih. Fuel cell jenis ini merupakan peningkatan dari fuel cell sebelumnya yakni PAFC, karena

elektroda dapat menggunakan logam biasa. Seperti namanya, fuel cell ini menggunakan dapat menggunakan senyawa yang mempunyai unsur karbon sebagai bahan bakar, seperti CO dan CO2. Penggunaan unsur karbon tersebut tidak membahayakan lingkungan, karena karbon yang ada dalam senyawa digunakan sebagai bahan bakar.Gambar 2 Skema Reaksi MCFC Fuel CellSumber: http://en.wikipedia.org

Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)Solid oxide fuel cell (SOFC) adalah fuel cell yang menggunakan oksida padat sebagai elektrolitnya. Tujuan utamanya mengoksidasi bahan bakar yang masuk. Fuel cell ini beroperasi pada suhu antara 500o-1000oC. Gambar 3 Skema Reaksi SOFC Fuel CellSumber: http://en.wikipedia.org

5

Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell (SPEFC)Solid polymer electrolyte fuel cell (SPEFC) adalah sebutan awal untuk proton exchange membrane fuel cells (PEMFCs). Prinsip kerja pada fuel cell ini adalah mengelektrolisis air dengan elektrolit polimer padat. Fuel cell ini merupakan alternatif yang menjanjikan karena efisiensi yang tinggi dibanding dengan fuel cell sebelumnya.

Sumber: http://en.wikipedia.orgGambar 4 Skema Reaksi SPEFC Fuel Cell

6

BAB IIIANALISIS DATAProses Fuel CellHidrogen dan oksigen dapat digabungkan dalam sebuah fuel cell untuk menghasilkan energi listrik (Nave, 2014). Sebuah fuel cell menggunakan reaksi kimia untuk menghasilkan tegangan, layaknya baterai, akan tetapi perbedaannya terdapat pada bahan bakar yang berupa gas hidrogen dan oksigen. Fuel cell dapat memproduksi energi listrik dengan tingkat efisiensi yang tinggi dibanding dengan energi yang didapat dari hasil pembakaran. Produk yang dihasilkan dari proses fuel cell hanya berupa air, sehingga sangat ramah lingkungan. Sumber: http://hyperphysic.phy-astr.gsu.eduGambar 5 Skema Energi yang terjadi pada Fuel Cell

Gambar 3-1 Operasi fuel cell idealSumber: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

7

Penggabungan satu mol gas hidrogen dengan setengah mol oksigen menghasilkan satu mol air. Proses ini diduga berada pada suhu 298 K dengan tekanan satu atmosfer. Berdasarkan gambar diatas, diketahui H= 285,83 kJ, G= 237,1 kJ, dan Q(TS)= 48,7 kJ/mol. Sehingga efisiensi energi listrik didapat dari perbandingan antara G/H sebesar 83%. Hal ini menunjukan bahwa energi alternatif dari fuel cell ini lebih baik dibandingkan dengan pembakaran bahan bakar biasa yang efisiensinya hanya mencapai 22% menurut Fund (2008).Keunggulan Fuel CellHasan (2007) menyatakan bahwa fuel cell memiliki beberapa keunggulan, seperti berikut.a. Mempunyai tingkat efisiensi yang tinggi dibandingkan dengan energi lainnya.b. Penggunaan fuel cell tidak menimbulkan suara bising.c. Tidak menimbulkan polusi (ramah lingkungan).Fuel cell memiliki beberapa keunggulan yang menguntungkan bagi lingkungan karena efisiensinya, fuel cell juga dapat mengurangi penggunaan terhadap bahan bakar utama seperti minyak dan gas bumi sehingga sumber daya alam bahan bakar tetap terjaga kuantitasnya.

8

BAB IVSIMPULAN DAN SARAN4.1 SimpulanPermasalahan terhadap menipisnya bahan bakar utama seperti gas dan minyak bumi dapat diatasi dengan penggunaan energi alternatif seperti fuel cell ini, yakni dengan prinsip metode elektrolisis. Fuel cell memiliki beberapa keunggulan yang dapat menjaga lingkungan, karena penggunaan fuel cell sangat efisien dan zat yang dihasilkan pun berupa air.4.2 SaranPenggunaan dan pengembangan terhadap energi alternatif harus ditingkatkan, karena sumber bahan bakar utama akan menipis seiring berjalannya hari. Meski wilayah Indonesia termasuk wilayah yang kaya akan sumber daya, tetapi kita sebagai penduduk Indonesia haruslah selalu melestarikan lingkungan sekitar. Energi alternatif merupakan modal dan usaha kita untuk melestarikan lingkungan.

9

DAFTAR PUSTAKABueche, Frederick J. 1989 Seri Buku Schaum Teori dan Soal-soal Fisika Jakarta: Penerbit Erlangga.Fund, Charles Edison. 2008. Fuel Cells Experiments, Activities, and Useful Information dalam Jurnal Ilmiah Teknologi Vol. 1 No. 1Hasan, Achmad. 2007. Aplikasi Sistem Fuel Cell Sebagai Energi Ramah Lingkungan di Sektor Transportasi dan Pembangkit dalam Jurnal Ilmiah Teknik Lingkungan Vol. 8 No. 3.Nave, Carl Rod. 2014. Electrolysis of Water and Hydrogen Fuel Cell. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/thermo/electrol.html. [25 Oktober 2014].

10