Majalah Energi

sustainable energy monthly magazine

Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)

Pada kondisi dunia sekarang ini, terdapat kebutuhan akan energi yang terus meningkat tiap waktu, seiring dengan bertambahnya jumlah penduduk dunia. Hal ini memicu dikembangkannya beberapa sumber energi yang dianggap memiliki potensi untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Akan tetapi, seiring dengan berkembangnya teknologi, manusia mulai menyadari bahwa teknologi energi yang digunakan sebaiknya bersifat bersahabat dengan lingkungan. Dengan kata lain emisi dari sumber energi yang digunakan mestinya tidak berdampak merusak lingkungan. Fuel cell adalah salah satu jawaban dari persyaratan di atas. Pada prinsipnya, fuell cell adalah suatu perangkat yang menggunakan reaksi dari zat-zat kimia untuk menghasilkan energi. Fuel cell hampir tidak mengeluarkan emisi yang berbahaya bagi lingkungan. Selah satu jenis fuel cell yang sedang dikembangkan oleh BPPT adalah direct methanol fuel cell (DMFC).
Yang disebut dengan Direct methanol fuel cell (DMFC) adalah salah satu dari beberapa jenis sel bahan bakar yang memakai membran penukar proton (proton exchange membrane (PEM)) sebagai penghubung antara reaksi di katoda dan anoda. Sesuai namanya, membran ini menggunakan metanol sebagai sumber energi. Tidak seperti sel bahan bakar hidrogen cair, asam posfat, maupun larutan alkaline, sel bahan bakar ini langsung memanfaatkan metanol untuk menghasilkan energi, sehingga metanol tidak perlu dirubah dahulu menjadi bentuk lain sebelum dapat menghasilkan energi. Inilah yang dimaksud dengan kata-kata “direct”.

Cara kerja DMFC
Komponen dasar dari sel bahan bakar ini adalah dua buah elektroda (katoda dan anoda) yang dipisahkan oleh sebuah membran. Uniknya, katoda langsung bertindak sebagai katalis (elektrokatalis) yang mempercepat terjadinya reaksi perubahan metanol di anoda. Katalis yang biasanya digunakan adalah Platina (Pt).




Dari gambar terlihat, di sisi anoda metanol dan air diinjeksikan ke dalam batch reaksi dengan kecepatan konstan. Tumbukan dengan katalis membantu terjadi reaksi konversi metanol secara katalitik menjadi proton, CO2 dan elektron. Gas CO2 di keluarkan dari sistem sementara proton bergerak menyeberangi membran menuju katoda yang kemudian bereaksi dengan oksigen menghasilkan air. Tumpukan elektron di anoda menghasilkan beda potensial yang memaksa elektron dari reaksi konversi tersebut mengalir dalam sebuah sirkuit arus, dipakai sebagai arus searah oleh peralatan elektronik, kemudian sampai di katoda sehingga menyempurnakan reaksi pembentukan molekul air. Jelas terlihat di sini, limbah yang dihasilkan dari bahan bakar ini adalah air dan gas CO2 dalam jumlah yang kecil.

Kelebihan lain dalam proses sel bahan bakar metanol ini adalah efisiensi energinya yang cukup tinggi (melebihi 60%) serta panas yang dihasilkan akibat proses reaksi sangat kecil sekali. Dua faktor ini sangat penting dalam pemakaian peralatan elektronik untuk jangka waktu yang lama. Panas yang kecil menjamin keamanan dan kenyamanan pengguna selama pemakaian.

Membran penukar proton dalam DMFC memegang fungsi utama dalam efisiensi energi sel. Membran yang umum digunakan adalah Nafion




Aplikasi dalam kehidupan sehari-hari
Dari segi efisinesi energi dan daya tahan jelas sel ini memenuhi syarat dipakai sebagai baterai alat-alat elektronik portable karena emisi panasnya yang kecil. DMFC juga memiliki fleksibilitas karena densitas energi dari baterai juga dapat diatur sedemikian rupa sehingga daya keluarannya sesuai dengan kebutuhan alat elektronik bersangkutan.
Penggunaan metanol sebagai sumber energi alternatif ikut membantu proses penghematan bahan bakar fosil yang semakin menipis . Metoda Fisher Tropsch dapat digunakan untuk memproduksi Metanol secara massal. Metoda Fischer Tropsch adalah metoda untuk mereaksikan campuran dari karbon monoksida dan hydrogen menjadi hidrokarbon cair. Secara teoritis metanol juga memungkinkan untuk disintesis secara langsung dari karbon dioksida dan air melalui proses elektrokimia.

Yang paling menarik tentu saja proses isi ulang baterai yang sangat singkat (hanya dalam hitungan menit saja). Berbeda dengan baterai yang umum sekarang, baterai DMFC tidak memerlukan arus listrik untuk pengisian ulang tetapi cukup mengisikan metanol ke dalam baterai menggunakan sebuah filler khusus. Sekejap saja baterai dapat langsung digunakan kembali jadi tidak perlu menunggu pengecasan berjam-jam, hemat listrik dan yang terpenting aman. Konon baterai yang memakai 1 mL metanol 99,5% tersebut dapat bertahan selama 10 jam.


Pengaplikasian dari DMFC juga sedang diarahkan ke arah otomotif. Mobil Fuel cell atau Fuel Cell Vehicles FCVs, merupakan kendaraan bermotor dengan mesin penggerak fuel cell. Sasaran utama pengembangan ini adalah pada penggunaan mesin berteknologi DMFC. Kendaraan bermotor dengan mesin penggerak direct methanol fuel cell (DMFC) ini disebut Direct Methanol Fuel Cell Vehicles, DMFCVs.
Ada banyak keuntungan dari penggunaan teknologi fuel cell untuk kendaraan bermotor, antara lain ramah lingkungan, bersih, lebih aman, dan resiko yang relatif kecil. FCVs sangat kecil melepaskan COx dan NOx ke lingkugan dan mempunyai resiko kebakaran yang cukup kecil dibandingkan dengan mobil mesin bakar internal ICE (internal combustion engine). Satu hal yang cukup mengesankan adalah unjuk kerja FCVs sangat baik saat berjalan dan berhenti. Hal ini tidak dimiliki oleh mobil dengan sistem mesin konvensional ICE. Dari hasil penelitian yang dilakukan oleh Argonne National Laboratory diperkirakan bahwa mobil fuel cell mempunyai efisiensi energi 2,1 – 2,6 kali lebih besar dari mobil ICE sedangkan data menurut The Pembina Institute diperkirakan 1,76 kali lebih besar dari sistem ICE.

Beberapa perusahaan yang telah dan sedang mengembangkan FCVs antara lain Daimler Chrysler, BMW, Ford Motor Company, Mazda, Toyota , Honda, Nissan, General Motor/ Opel, dan Renault.

Sumber-sumber terkait :
www.alpensteel.com/article/65-109-energi...versi-indonesia.html
www.alpensteel.com/article/65-109-energi...ar-dari-metanol.html
www.chem-is-try.org/artikel_kimia/berita...aptop_tanpa_charger/
journal.uii.ac.id/index.php/Teknoin/article/view/137
www.energi.lipi.go.id/utama.cgi?artikel&1104525430&7

wah nice post mas jojon!
btw mas jon, ini udah berapa lama ya di kembangkan nya? dan bentuk konkret nya selain untuk batere dan mobil apa aja?
kalo dengan effisiensi nya yang 60% apakah berati si mobil ini sudah terlepas benar2 dari bahan bakar minyak atau masi sebagian pengunaannya? terimakasih banyak mas jon

bung jonn..

kira-kira berapa besar emisi COx dan NOx per 1 liter bahan bakar yg dibakarnya?

apakah lebih sedikit dari mesin internal combustion jenis CNG (compressed natural gas) ato LPG?

apakah sistem ini mempunyai kekurangan yg cukup berarti seperti PEM Fuel Cell yang sampai sekarang masih cukup mahal katalisnya..?ato kekurangan seperti membutuhkan waktu start-up yg cukup lama?

terimakasih

Bro Jonn,, Artikel yang sangat menarik,,
btw saya agak bingung mengenai pengembangan Teknologi ini...
pada umumnya PEM yang digunakan adalah Nafion.
Namun membran Nafion ini sangat mahal, dan energi yang dihasilkan oleh Fuel Cell ini tidak terlalu besar,,,
Apakah ini bisa di kembangkan di indonesia apabila mengingat efisiensi secara ekonomisnya?
atau ada solusi pengganti yang lebih murah,,,,

artikel bagus..suatu bentuk perkembangan fuel cell yang nyata

kalau boleh bertanya, apa sih kelebihan fuel cell dengan bahan bakar metanol ini dengan fuel cell barbahan bakar hidrogen yang sudah sering kita dengar itu? diantara keduanya, mana yang menghasilkan daya lebih besar?
lalu tadi saya baca masih menghasilkan limbah CO2, kira2 brapa banyak ya?