makalah fuel cell.docx

7/24/2019 makalah fuel cell.docx

http://slidepdf.com/reader/full/makalah-fuel-celldocx 1/15



KATA PENGANTAR

Pertama-tama penulis mengucapkan terimakasih kepada Allah !" atas

#erkat dan rahmat-$ya penulis dapat menyelesaikan makalah ini. Makalah ini

disusun oleh penulis dengan harapan dapat mem#antu menam#ah pengetahuan

pem#aca tentang energi listrik, khususnya tentang #agaimana listrik dapat

dihasilkan melalui teknologi %uel &ell.

Penulis yakin #ahwa makalah ini masih memiliki kekurangan. 'leh karena itu,

penulis mengharapkan kritik dan saran untuk menjadi koreksi #agi makalah ini.

Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah

mem#antu dalam menyelesaikan makalah ini.

(ogyakarta, )* Desem#er +)

Penulis

1



DA*TAR I(I

Kata Pengantar.................................................................................. i

DAFTAR ISI.......................................................................................... ii

BAB I PENDAHULUAN.........................................................................1

"." Latar /ela'an0 Masalah................................................................1

". Rumusan Masalah.........................................................................2

".% Tu1uan........................................................................................2

".# Man2aat......................................................................................2/A/ II LANDA(AN TEORI........................................................................3

." Pen0ertian Listri' ........................................................................3

. Pen0ertian *uel 3ell.....................................................................3

.% Hidro0en.................................................................................... 4

.# Rea'si Redu'si)O'sidasi 4redo's5 dan Ele'trolisis..............................5

/A/ III PEM/AHA(AN............................................................................6

.) Proses Pem6uatan Hidro0en............................................................6

%. Proses *uel 3ell.............................................................................6

%. Analisis........................................................................................9

%.% Keun00ulan dan 'elemahan *uel 3ell................................................9

/A/ I+ PENUTUP..................................................................................11

#." Kesim7ulan................................................................................11

#. (aran........................................................................................ 11

DA*TAR PU(TAKA................................................................................12

2



/A/ I

PENDAHULUAN

"." Latar /ela'an0 Masalah

Dewasa ini energi listrik listrik telah menjadi #agian yang tidak

terpisahkan #agi kehidupan manusia. /nergi listrik digunakan untuk #er#agai

macam ke#utuhan manusia seperti ke#utuhan telekomunikasi, transportasi,

industri, dll. /nergi listrik merupakan energi yang ramah lingkungan dan dapat

dihasilkan dengan jumlah yang #anyak. /nergi listrik juga #erperan penting dalam

perkem#angan teknologi. Ber#agai macam teknologi saat ini hampir semuanya

menggunakan energi listrik se#agai sum#er tenaga atau #ahan #akarnya.

Misalnya saja alat transportasi saat ini yang telah diupayakan agar

menggunakan energi listrik agar tidak menim#ulkan pencemaran udara dan

mengurangi masalah akan penggunaan #ahan #akar minyak. alah satu contohnya

yaitu motor atau mo#il listrik yang #ahan #akarnya menggunakan energi listrik.

!alaupun saat ini alat transportasi umumnya masih menggunakan #ahan #akar

minyak seperti #ensin, solar, #iosolar, dll. 0al ini dikarenakan penggunaan #ahan

#akar minyak yang le#ih cepat dalam pengisian ulang pada sum#er energinya dan

jarak tempuh yang le#ih jauh. Di#andingkan dengan motor atau mo#il listrik saat

ini yang masih memiliki kendala dalam pengisian ulang pada sum#er energinya

serta jaraknya yang tidak terlalu jauh pada penggunaannya.

$amun, tidak menutup kemungkinan akan adanya penyempurnaan pada

teknologi ini agar energi listrik terse#ut le#ih maksimal dalam penggunaannya.

Bayangkan jika suatu saat motor atau mo#il anda dapat menggunakan energi

listrik dengan jarak yang sama dengan menggunakan #ahan #akar minyak. Atau

#ahkan kendaraan anda dapat menggunakan energi listrik melalui #ahan #akar

dari air. 0al ini dapat dilakukan melalui teknologi %uel &ell 1sel #ahan #akar2 dan

akan dijelaskan pada makalah ini.

1



". Rumusan Masalah

Berdasarkan latar #elakang diatas maka penulis merumuskan

permasalahannya se#agai #erikut:

).+.) Apa keunggulan dari Fuel Cell se#agai teknologi penghasil energi

listrik3

).+.+ Bagaimana proses Fuel Cell mengu#ah air menjadi energi listrik3

".% Tu1uanBerdasarkan latar #elakang yang diangkat maka makalah ini #ertujuan:

)..) Diharapkan para pelajar akan mengetahui #ahwa listrik juga dapat

dihasilkan menggunakan #ahan dasar air.

)..+ Mengurangi dampak krisis akan energi listrik di Indonesia dengan

ino4asi teknologi Fuel Cell.

".# Man2aat

Berdasarkan latar #elakang yang diam#il maka makalah ini memiliki

man5aat se#agai #erikut:

)..) Pem#aca akan le#ih mengetahui #agaimana teknologi Fuel Cell

dapat menghasilkan listrik.

)..+ 6risis energi listrik di Indonesia akan #erkurang jika ino4asi

teknologi Fuel Cell dapat dikem#angkan.

2



/A/ II

LANDA(AN TEORI

." Pen0ertian Listri'

7istrik merupakan se#uah energi yang tercipta karena adanya pergerakan

atau aliran muatan-muatan negati5 atau elektron. Muatan-muatan elektron ini

#ergerak menuju muatan positi5 melalui medium seperti #ahan konduktor. $amun,

listrik itu sendiri mengalir dari kutu# positi5 menuju kutu# negati5. 0al ini

dikarenakan per#edaan potensial yang dise#a#kan pergerakan muatan-muatan

terse#ut. /nergi potensial mengalir dari potensial tinggi menuju ke potensial

rendah.

8Dengan listrik arus #olak-#alik, listrik juga #ias mengalir ke #umi 1lantai

rumah2. 0ai ini dise#a#kan oleh sistem perlistrikan yang menggunakan #umi

se#agai acuan tegangan netral 1ground2. Acuan ini yang #iasanya dipasang di dua

tempat, satu di ground tiang listrik dan satu lagi di ground rumah. 'leh karena itu

jika kita memegang sum#er listrik dan kaki kita menginjak #umi atau tangan kita

menyentuh dinding, per#edaan tegangan antara ka#el listrik ditangan dengan

tegangan dikaki 1ground2, mem#uat listik mengalir dari tangan ke kaki, sehingga

tu#uh akan mengalami kejutan listrik9 1anonim, www.pengertian.#logspot.com,

diakses tanggal + $opem#er +), pukul ;.+ !IB2.

. Pen0ertian *uel 3ell

Fuel cell adalah alat atau teknologi seperti #aterai yang mampu

menghasilkan listrik dengan menggunakan #ahan #akar kimia seperti hidrogen.

8eperti pa#rik, fuel cell akan terus mengeluarkan produk 1listrik2 selama #ahan

yang rendah 1BBM2 di#erikan. Persamaan antara sel #ahan #akar dengan #aterai

yaitu keduanya mengandalkan elektrokimia untuk proses pem#akaran, tetapi Fuel

Cell tidak dikonsumsi ketika menghasilkan listrik. Ini #enar-#enar pa#rik, yang

mengu#ah energi kimia yang tersimpan dalam #ahan #akar menjadi energi listrik9

10irschenho5er, +<: 2.

3

http://www.pengertianx.blogspot.com/





Alat ini terdiri dari dua #uah elektroda, yaitu anoda dan katoda yang

dipisahkan oleh se#uah mem#ran polimer yang #er5ungsi se#agai elektrolit.

Mem#ran ini sangat tipis, kete#alannya hanya #e#erapa mikrometer saja. 8sel

mem#entuk inti dari se#uah sel #ahan #akar. Fuel cell mengu#ah energi kimia

yang terkandung dalam #ahan #akar elektrokimia menjadi energi listrik9 1Bar#ir,

+)+: )=2.

0idrogen dialirkan ke dalam fuel cell yaitu ke #agian anoda, sedang

oksigen atau udara dialirkan ke #agian katoda, dengan adanya mem#ran, maka gas

hidrogen tidak akan #ercampur dengan oksigen. Mem#ran dilapisi oleh platina

tipis yang #er5ungsi se#agai katalisator yang mampu memecah atom hidrogen

menjadi elektron dan proton. 8Proton mengalir melalui mem#ran, sedang elektron

tidak dapat menem#us mem#ran, sehingga elektron akan menumpuk pada anoda,

sedang pada katoda terjadi penumpukan ion #ermuatan positi5. Apa#ila anoda dan

katoda dihu#ungkan dengan se#uah penghantar listrik, maka akan terjadi

pengaliran elektron dari anoda ke katoda, sehingga terdapat arus listrik9 17armine,

+: *2.

.% Hidro0en

80idrogen 1#ahasa 7atin: hydrogenium, dari #ahasa (unani: hydro: air,

genes: mem#entuk2 adalah unsur kimia pada ta#el periodik yang memiliki sim#ol

0 dan nomor atom ). Pada suhu dan tekanan standar, hidrogen tidak #erwarna,

tidak #er#au, #ersi5at non-logam, #er4alensi tunggal, dan merupakan gas diatomik

yang sangat mudah ter#akar. Dengan massa atom ),=< amu, hidrogen adalah

unsur teringan di dunia. 0idrogen juga adalah unsur paling melimpah dengan

persentase kira-kira =*> dari total massa unsur alam semesta. 0idrogen jugadapat dihasilkan dari air melalui proses elektrolisis, namun proses ini secara

komersial le#ih mahal daripada produksi hidrogen dari gas alam9 1Desmi5ianti

http:??gitadesma5ianti.#logspot.com?+)??pengertian-hidrogen@+.html,

diakses tanggal ); Desem#er +), pukul ).* !IB2

.# Rea'si Redu'si)O'sidasi 4redo's5 dan Ele'trolisis

4

http://gitadesmafianti.blogspot.com/2013/03/pengertian-hidrogen_4023.html




eaksi redoks merupakan reaksi kimia dimana terjadi peru#ahan #ilangan

oksidasi dan terjadi trans5er elektron, serta terjadi pengikatan dan pelepasan

oksigen. 8Bilangan oksidasi #erhu#ungan erat dengan muatan listrik yang dimiliki

atom-atom dalam suatu senyawa. 0al itu sangat jelas dalam senyawa ion.

Misalnya dalam $a&l, di mana natrium #ermuatan positi5 1$a2 dan klorin

#ermuatan negati5 1&l-29 1prasetyo, +<: +<2.

/lektrolisis adalah dalam sel, reaksi redoks yang #erlangsung secara

spontan, dan energi kimia yang menyertai reaksi kimia diu#ah menjadi energi

listrik. Apa#ila potensial di#erikan pada sel dalam arah ke#alikan dengan arah

potensial sel, maka reaksi sel yang #erkaitan dengan potensial negati5 akan

diinduksi. 8eaksi elektrolisis merupakan proses kimia yang mengu#ah energi

listrik menjadi energi kimia. 6omponen yang terpenting dari elektrolisis adalah

elektroda dan elektrolit9 1wi#owo, +)): )2.

/A/ III

PEM/AHA(AN

.) Proses Pem6uatan Hidro0en.

0idrogen 0idrogen dapat di#uat melalui proses elektrolisis, dengan

menggunakan #ahan dasar dari air. e#uah tangki diisi dengan air yang dicampur

dengan suatu asam, sehingga air terse#ut dapat #ertindak se#agai konduktor untuk

menghantarkan aliran listrik, campuran ini dinamakan elektrolit. Dalam elektrolit

dipasang dua elektroda, anoda dihu#ungkan dengan sisi positi5 listrik dan katoda

5



pada sisi negati5. Inti dari proses elektrolisis yaitu memisahkan unsur 0 dengan

unsur '.

Cika arus searah mengalir maka terjadilah elektrolisis, sehingga atom

hidrogen kehilangan elektron dan menjadi ion 0, sementara atom oksigen

menjadi ion '-. 8Ion hidrogen akan tertarik pada katoda serta menerima elektron

dan menjadi se#uah atom 0, sedangkan ion oksigen akan tertarik pada anoda serta

melepas elektron dan menjadi atom '. Atom-atom hidrogen akan #erga#ung

menjadi gas 0+ dalam #entuk gelem#ung dan mengem#ang ke atas melalui

katoda untuk dikumpulkan melalui se#uah pipa. 0al ini juga terjadi pada atom '9

10araldson, +*: ;2.

%. Proses *uel 3ell

Fuel Cell itu sendiri pada prinsipnya #ekerja se#agai ke#alikan dari proses

elektrolisis. el terse#ut terdiri dari se#uah tangki yang di dalamnya terdapat dua

dinding #erupa elektroda, dimana salah satu dinding se#agai elektroda #ahan

#akar dan yang lain se#agai elektroda udara. 8Di tengah kedua dinding itu

terdapat elektrolit, yaitu air yang dicampur asam. Bahan #akar #erupa 0+

memasuki sel #ahan #akar, dan ditampung dalam dalam ruangan se#elah kiri.

edangkan '+ dalam #entuk udara memasuki sel #ahan #akar dari se#elah kanan

dan ditampung dalam ruang se#elah kanan elektroda udara.

6edua elektroda dihu#ungkan pada jaringan listrik melalui in4erter. Diatur

#ahwa elektroda #ahan #akar disam#ung pada sisi negati5, sedangkan elektroda

udara pada sisi positi5 jaringan. Perlu dikemukakan #ahwa elektroda udara adalah

katoda, sedangkan elektroda #ahan #akar adalah anoda.

Bilamana oksigenmemasuki sel #ahan #akar, terdapat reaksi dan atom oksigen itu menerima dua

elektron dari elektroda. 6emudian oksigen ini memasuki elektrolit dan mencapai

tempat yang #erdekatan dengan elektroda #ahan #akar. Pertama oksigen terse#ut

terga#ung dengan hidrogen dan menjadi air 10+'29 17armine, +: )2.

'ksigen melepaskan muatan negati5nya #erupa dua elektron pada

elektroda #ahan #akar. Bilamana elektron udara pada tiap atom oksigen

melepaskan dua elektron, elektron #ahan #akar menerima dua elektron. Dengan

demikian elektron ini #erpindah dari elektroda udara ke elektroda #ahan #akar,

6



dan terjadi arus elektron yang merupakan energi listrik arus searah. 7istrik arus

searah ini di#awa ke se#uah in4erter untuk diu#ah menjadi arus #olak-#alik dan

dihu#ungkan pada jaringan. 8uatu kekhususan pada sel #ahan #akar adalah

#ahwa tidak terdapat #agian-#agian mekanis yang #ergerak. Dengan demikian

pada peru#ahan energi ini terdapat potensial untuk mempunyai e5isiensi tinggi.

6euntungan lainnya adalah #ahwa polusi terhadap lingkungan sangat rendah.

elain itu #ahwa ukuran se#uah sel #ahan #akar di#anding dengan pusat-pusat

listrik lainnya relati5 sangat kecil9 1Apriyani, +): )2.

Ramadoni (yah7utra9 (.T.9M.T.

Pada contoh di atas dipergunakan elektrolit asam, dimana ion pengantar

merupakan 0. Dalam hal ini reaksi-reaksi elektroda adalah:

7



$amun, jika yang dipergunakan adalah elektrolit alkalin, misalnya hidroksida

potasium, ion penghantar merupakan '0 maka reaksi-reaksi elektroda adalah:

%.

Analisis

8Be#erapa jenis Fuel Cell mempergunakan elektrolit #erupa #ahan padat

yang pada dasarnya merupakan suatu mem#ran penukar ion. Mem#ran demikian

harus 5leksi#el, memiliki kekuatan mekanikal yang #esar, sta#il secara kimiawi,

serta tahan terhadap #er#agai jenis gas yang agresi5. ekalipun mem#ran itu

tem#us ion, ia memiliki tahanan listrik yang tinggi, walaupun te#alnya hanya kira-

kira mm .Pada saat di#eri #e#an, tegangan akan jatuh karena terjadi polarisasi

kimiawi, sehingga tegangan tanpa #e#an yang se#enarnya adalah di #awah nilai

E. Cika ditingkatkan maka terjadi jatuh tegangan dise#a#kan kerugian tahanan

intern. Pada #e#an yang agak tinggi terjadi tam#ahan tegangan jatuh karena

terjadi proses polarisasi konsentrasi pada elektrolit9 17iphman,

www.eere.energy.com9 diakses tanggal ; Decem#er +), pukul F.= !IB2.

%.% Keun00ulan dan 'elemahan *uel 3ell

6eunggulan se#uah sistem Fuel cell yaitu hanya akan mengeluarkan uap

air apa#ila memakai hidrogen murni. "etapi ketika memakai hidrogen hasil dari

reforming hidrokar#on?5osil maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan

apakah sistem terse#ut masih dapat dikategorikan zero emission. “

5uel cell tidak menggunakan proses pem#akaran dalam kon4ersi energi, maka e5isiensinya tidak

di#atasi oleh #atas maksimum temperatur operasional 1tidak di#atasi oleh e5isiensi

siklus &arnot2. 0asilnya, e5isiensi kon4ersi energi pada 5uel cell melalui reaksi

elektrokimia le#ih tinggi di#andingkan e5isiensi kon4ersi energi pada mesin kalor

1kon4ensional2 yang melalui reaksi pem#akaran9 1Priyanto,

www.alpensteel.com?article?)+-)<-energi-5uel-cell--sel-#ahan-#akar?+F+--

8

http://www.eere.energy.com/

http://www.alpensteel.com/article/120-109-energi-fuel-cell--sel-bahan-bakar/2623--pengenalan-tentang-fuel-cell





pengenalan-tentang-5uel-cell, diakses tanggal ) Desem#er +), pukul ).+

!IB2.

8$amun, 0idrogen sulit untuk diproduksi dan disimpan. aat ini proses

produksi hidrogen masih sangat mahal dan mem#utuhkan input energi yang #esar

1artinya: e5isiensi produksi hidrogen masih rendah2. %uel cell juga mem#utuhkan

hidrogen murni, #e#as dari kontaminasi Gat-asing. Hat-asing yang meliputi sul5ur,

campuran senyawa kar#on, dll dapat menonakti5kan katalisator dalam 5uel celldan secara e5ekti5 akan menghancurkannya. katalisator Fuel Cell yang #erupa

Platinum untuk mem#antu reaksi pem#angkitan listrik merupakan logam yang

jarang ditemui dan sangat mahal. elama #eroperasi, sistem 5uel cell

menghasilkan panas yang dapat #erguna untuk mencegah pem#ekuan pada

temperatur normal lingkungan. "etapi jika temperatur lingkungan terlampau

sangat dingin 1-) s?d -+ &2 maka air murni yang dihasilkan akan mem#eku di

dalam 5uel cell dan kondisi ini akan dapat merusak mem#ran5uel cell9 16eenan,

+: F2

/A/ I+

PENUTUP

9





#." Kesim7ulan

Fuel Cell merupakan teknologi yang ramah lingkungan karena tidak

menim#ulkan pencemaran udara, sedangkan #ahan #akar hidrogen cukup aman

dalam penggunaannya. Dapat disimpulkan #ahwa kom#inasi #ahan #akar

hidrogen dan Fuel Cell merupakan harapan yang #esar untuk penyediaan energi

listrik di waktu yang akan datang. Dimana ke#utuhan akan energi listrik yang

pastinya akan terus #ertam#ah seiring #ertam#ahnya populasi manusia serta

kemajuan di#idang teknologi.

#. (aran

udah seharusnya teknologi-teknologi yang dapat menghasilkan sum#er

energi ter#arukan #agi manusia dapat terus dikem#angkan. 0al ini untuk

mem#antu mengurangi krisis akan energi #agi manusia, perlunya penelitian-

penelitian serta dukungan dari semua pihak agar teknologi seperti ini dapat

diman5aatkan dengan #aik.

DA*TAR PU(TAKA

Anonim9 htt7:&&7en0ertian.6lo0s7ot.;om9 dia'ses tan00al ! No7em6er

!"#9 7u'ul !<.# =I/.

/ar6ir Ri;hard9 4!"5. Fuel Cells: Theory and Practice9 (an Die0o: A;ademi;

Press.

D>iliani A7riyani9 4!"!5. /iolistri' dari Lim6ah 3air den0an Metode Fuel

Cell (atu /e1ana9 /o0or: Pro0ram (tudi Te'nolo0i Hasil Perairan

dan Ilmu Kelautan Institut Pertanian.

10

http://pengertianx.blogspot.com/




Haraldson 3hristina9 4!!-5. On Direct Hydrogen Fuel Cell Vehicles

Modelling and Demonstration9 (>edia: KTH De7artment o2

3hemi;al En0ineerin0 and Te;hnolo0y Ener0y Pro;esses9 Royal

Institute o2 Te;hnolo0y.

htt7:&&0itadesma2ianti.6lo0s7ot.;om&!"%&!%&7en0ertian)hidro0en?#!%.html9

dia'ses 7ada tan00al "< Desem6er !"#9 7u'ul "!.#- =I/.

htt7:&&7en0ertian.6lo0s7ot.;om9 dia'ses tan00al ! No7em6er !"#9 7u'ul

!<.# =I/5.

@ames Larmine9 4!!%5. Fuel Cell System E!lained 9 Ne> ,or': Uniersal

Pu6lishers.

@.H. Hirs;henho2er9 4!!B5. Fuel Cell Hand"oo# 9 U(A: United (tate De7t. o2

Ener0y.

Keenan9 G.9 4!!C5. Validation o$ an %ntegrated Hydrogen Energy Station9

Arlin0ton: Pu6lished 6y The Asso;iation o2 O22i;ial Analyti;al o2

3hemi;al9 In;.

Li7hman9 >>>.eere.ener0y.;om9 dia'ses tan00al < De;em6er !"#9 7u'ul

!C.%$ =I/.

Prasetyo Herna>an T9 4!!B5. E2e'tiitas metode 7em6ela1aran direct

instruction yan0 disertai den0an media ;om7uter terhada7 7restasi

6ela1ar sis>a 7ada meteri rea'si redo's9 (ura'arta: Pro0ram (tudi

Ke0uruan dan Ilmu Pendidi'an Uniersitas (e6elas Maret

(ura'arta.

Priyanto9 htt7:&&al7ensteel.;om&arti;le&"!)"!B)ener0i)2uel);ell))sel)6ahan)

6a'ar&.html9 dia'ses tan00al "! Desem6er !"#9 7u'ul "%.# =I/

11




http://alpensteel.com/article/120-109-energi-fuel-cell--sel-bahan-bakar/.html









12

makalah fuel cell.docx

Documents