Sel bahan bakar membran penukar proton

Abstract

Seiring perkembangan teknologi, kehadiran sumber energi yang ramah lingkungan sangat diharapkan. Salah satu pemecahannya adalah sel bahan bakar. Salah diantara sel bahan bakar yang menjanjikan adalah sel bahan bakar membran penukar proton (PEMFC). Tujuan dari penelitian ini adalah menggali informasi sebanyak mungkin mengenai sel bahan bakar membran penukar proton mulai dari sejarah, cara pembuatan, aplikasi dan teori yang berkaitan dengan tiap komponen yang digunakan. Penelitian ini bersifat tinjauan pustaka, yang dilakukan pada bulan Juni - November 1999. Sel bahan bakar ditemukan pada tahun 1839, namun baru sejak tahun 1960-an sel bahan bakar mulai dilirik ilmuwan. Prinsip kerja sel bahan bakar menggunakan reaksi terbalik dari elektrolisis yaitu menghasilkan listrik dari gas H₂ dan O2. Berdasarkan elektrolit yang digunakan sel bahan bakar terbagi atas MCFC, SOFC, AFC, PAFC dan PEMFC. Komponen utama sel bahan bakar terdiri atas elektrolit, elektroda berpori, bahan bakar, oksidan dan katalis. Pada sel bahan bakar membran penukar proton, elektrolitnya adalah membran penukar proton, elektroda terbuat dari karbon berpori, bahan bakar gas H₂ atau metanol, oksigen sebagai oksidan dan platina atau alloynya sebagai katalis. Membran yang baik berasal dari kopolimer tempel yang memiliki gugus sulfonic. Gabungan membran, katalis dan elektroda disebut MEA (Membrane Electrocatalys Assembling). Sel bahan bakar membran penukar proton yang menggunakan metanol sebagai bahan bakar disebut DMFC (Direct Methanol Fuel Cell). Gas H₂ didapat dengan berbagai cara seperti oksidasi parsial biomass, elektrolisis dan photocatalis. Kinerja sel bahan bakar diukur dengan kurva polarisasi (hubungan antara tegangan keluaran dengan rapat arus). Aplikasi sel bahan bakar membran penukar proton dapat dtemui pada pesawat ruang angkasa Amerika GEMINI tahun 1960-an (PEMFC) dan NECAR-3 buatan perusahaan sel bahan bakar Ballard Kanada (DMFC). Konduktivitas membran dipengaruhi oleh banyak faktor seperti kelembaban, kandungan air, muatan ion tetap, tebal membran, ukuran pori dan tekanan sekitar. Mekanisme transport proton sangat dipengaruhi oleh kehadiran gugus sulfonic dan air. Mekanisme transport air terdiri atas elektro osmosis, aliran D'Arcy dan difusi balik. Efisiensi teoritis sel bahan bakar membran penukar proton sekitar 83% (pada keadaan STP) dan sekitar 50% - 75% pada suhu diatasnya. Berkurangnya kinerja sel bahan bakar pada suhu operasi diatas suhu kamar disebabkan oleh aktivasi katoda, resistansi sel, aktivasi anoda dan transport massa.