1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Permasalahan energi

1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Permasalahan energi bagi kelangsungan hidup manusia merupakan masalah besar
yang dihadapi oleh hampir seluruh negara di dunia ini. Bahan bakar fosil, terutama
minyak bumi masih menjadi konsumsi energi utama. Penelitian mengenai bahan
bakar alternatif pengganti bahan bakar fosil terus dilakukan. Parameter keberhasilan
bahan bakar alternatif ini adalah dapat diperbarui (renewable resources), dan ramah
lingkungan.
Diantara kebutuhan energi yang mendasar dalam masyarakat yang berteknologi
ialah energi listrik. Selama ini energi listrik di dunia banyak menggunakan sumber
energi atau bahan bakar yang tak terbarukan seperti batubara, minyak bumi, dan gas
alam, yang cadangannya di dunia semakin menipis. Begitu juga pembangkit listrik
lainnya seperti pembangkit listrik bertenaga nuklir yang kini di Negara maju telah
berkembang akan tetapi sayangnya hingga hari ini nuklir merupakan energi yang
paling berbahaya dan tinggi resikonya bukannya hanya untuk negara tersebut tapi
juga ancaman bagi seluruh makhluk hidup di dunia.
Para peneliti terus berupaya menemukan dan mengembangkan energi alternatif
yang memiliki efisiensi tinggi, ramah lingkungan serta memiliki respon yang tinggi
pula. Dari sekian alternatif energi yang telah muncul, maka fuel cell merupakan salah
satu solusi terbaik sebagai pembangkit listrik alternatif. Fuel cell menggunakan
reaksi kimia, lebih baik daripada mesin pembakaran. Untuk memproduksi energi
listrik, istilah fuel cell sering dikhususkan untuk Hidrogen-Oksigen fuel cell.
Prosesnya merupakan kebalikan dari elektrolisis. Pada elektrolisis, arus listrik
digunakan untuk menguraikan air menjadi Hidrogen dan Oksigen. Dengan membalik
proses ini, hidrogen dan oksigen direaksikan dalam fuel cell untuk memproduksi arus
listrik dan air. Fuel cell mampu menyuplai energi listrik dalam waktu yang cukup
lama. Tidak seperti baterai yang hanya mampu mengandung material bahan bakar
yang terbatas, fuel cell dapat secara kontinyu diisi bahan bakar (hidrogen) dan
oksigen dari sumber luar. Salah satu jenis fuel cell yang digunakan sebagai sumber
2
energi listrik adalah Polymer Electrolyte Membrane Fuel cell (PEMFC) yang
merupakan sumber energi ramah lingkungan karena tidak menimbulkan polusi dan
sungguh-sungguh dapat digunakan terus-menerus jika ada suplai hidrogen yang
berasal dari sumber daya alam yang dapat diperbarui.
PEMFC merupakan sebuah alat kemajuan teknologi masa depan dengan
efisiensi tinggi, tanpa polusi, tanpa kebisingan, yang mengkonversi bahan bakar
kimia methanol atau Hidrogen menjadi sebuah energi listrik. Jenis alat fuel cell yang
sudah dikembangkan adalah PEMFC tipe ED-974x, dengan menggunakan cells
sebanyak 10 cells dalam 1 Stack, masing-masing cells memiliki daya 200 mW
sehingga daya total cells yang digunakan adalah 2 W. Bahan bakar yang digunakan
adalah air, dimana air akan dielektrolisis pada electrolyzer dengan spesifikasi daya
15 W dan berat 460 g. Adapun beban pada PEMFC ini terdiri dari LED Lamp, DC
Motor dan Resistor (ED Research Institute, 2011).
Listrik tidak akan lepas dari hambatan yang akan dilewati, baik itu untuk
penghasil cahaya, gerak dan hambatan jenis lainnya. Performansi PEMFC
dipengaruhi oleh jumlah hidrogen yang dihasilkan dari proses elektrolisis, salah satu
faktornya adalah volume air yang akan dielektrolisis. Hidrogen inilah yang akan
digunakan sebagai bahan bakar penghasil listrik. Disamping volume air, kinerja
PEMFC juga dipengaruhi oleh beban listrik. Maka dari itu peneliti ingin mengetahui
performansi PEMFC bila dilihat dari besar volume air yang dielektrolisis dan besar
beban listrik yang akan diberikan.
1.2 Permasalahan
Adapun permasalahan dari penelitian ini adalah bagaimana pengaruh variasi
volume air pada water tank dan beban listrik terhadap performansi polymer
electrolyte membrane fuel cell (PEMFC)?
1.3 Batasan Masalah
Agar penelitian ini memperoleh hasil yang maksimal dan lebih terpusat maka
perlu kiranya membatasi masalah. Adapun batasan masalahnya adalah sebagai
berikut:
1. Aliran Hidrogen dan Oksigen yang masuk diasumsikan steady flow.
3
2. Penelitian mencari performansi PEMFC, yakni tegangan, arus listrik, dan
efisiensi.
3. Hidrogen yang masuk ke fuel cell diasumsikan murni sedangkan Oksigen
berasal dari udara luar pada saat masuk ke dalam fuel cell.
4. Penelitian
dilakukan
di
Lab
Teknik
Mesin
Universitas
Udayana
menggunakan alat PEMFC tipe ED-974x (Produksi ED Corporation).
1.4 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi volume air yang dielektrolisis
terhadap performansi PEMFC.
2. Untuk mengetahui performansi PEMFC bila diberikan variasi beban
listrik.
1.5 Manfaat Penelitian
1. Dapat mengatur jumlah beban pada listrik bila diketahui daya yang
dihasilkan, sehingga pemakaian listrik dapat dikendalikan, untuk menghindari
pemakaian daya yang berlebih.
2.
Mengurangi dan menghemat pemakaian sumber energi yang tidak dapat
diperbaharui misalnya: minyak bumi, gas alam ataupun batu bara.
3. Sel bahan bakar menawarkan energi ramah lingkungan yang tidak mengemisi
gas CO2 sebagai penyumbang utama efek rumah kaca ataupun pencemaran
lingkungan.