BAHAN BAKAR KIMIATatap Muka ke-7
Trend dalam penggunaan bahan bakarWood Coal Oil NaturalGasHydrogenPercentage of hydrogen content in fuel
Alternatif bahan baku Hydrogen
Bahan Bakar KimiaHIDROGEN SEBAGAI BAHAN BAKAR• Umum– Pembakaran asasnya adalah proses oksidasi, dan terdapat energi ygdibe...
Supply & Demand Hydrogen
Bahan Bakar Kimia– Pembakaran 1 kg minyak bumi menghasilkan energi 10.000 kCal– Pembakaran 1 kg bahan bakar metan (CH4) me...
Bahan Bakar KimiaProduksi Hidrogen– Salah satu metode adalah ekstraksi dari gas alam, dengan suatu prosesyang dinamai oksi...
Bahan Bakar KimiaProduksi Hidrogen melalui elektrolisa– Suatu tangki diisi dengan air yang dicampur dengan suatu asam, cam...
Bahan Bakar KimiaProduksi hdrogen melalui elektrolisaGuna meningkatkan efisiensi elektrolisa proses ini dapat dilakukan pa...
19th century:steam engine20th century:internal combustion engine21st century: fuel cells
The History of Fuel CellsElectrolyser Grove’s Gas Battery(first fuel cell, 1839)(after Larminie and Dicks, 2000)
Bacon’s laboratory in 1955Photo courtesy of University of Cambridge
NASA Space Shuttle fuel cellPhoto courtesy of NASA
Applications for Fuel CellsTransportation vehiclesPhoto courtesy of DaimlerChryslerNECAR 5
Distributed power stationsPhoto courtesy of Ballard Power Systems250 kW distributed cogeneration power plantApplications f...
Home powerPhoto courtesy of Plug Power7 kW home cogeneration power plantApplications for Fuel Cells
Portable power50 W portable fuel cell with metal hydride storageApplications for Fuel Cells
PEM Fuel Cell Electrochemical ReactionsAnode:H2 2H+ + 2e- (oxidation)Cathode:1/2 O2 + 2e- + 2H+ H2O (l) (reduction)Overall...
Hydrogen + Oxygen  Electricity + WaterWaterA Simple PEM Fuel Cell
Membrane Electrode Assembly (MEA)O22H2O4H+Nafion4e-2KH2O2H2O2H2 4H+Nafion4e-O22H2O4H+Nafion4e-NafionH+C atalys isTrans por...
Polymer Electrolyte Membrane(after Larminie and Dicks, 2000)Polytetrafluoroethylene (PTFE) chainsSulphonic Acid50-175 micr...
Thermodynamics of PEM Fuel CellsChange in enthalpy (ΔH) = - 285,800 J/moleGibb’s free energy (ΔG) = ΔH - TΔSΔG at 25 C: = ...
0dIdPCharacteristic Curve00.20.40.60.811.20 1 2 3 4IVPower Curve00.511.522.50 1 2 3 4 5IPMPPxMax Power Point (MPP):Factor...
Hydrogen Storage56 l14 l9.9 lLiters to store 1 kg hydrogenCompressed gas(200 bar)Liquid hydrogen MgH2metal hydride
Hydrogen: Energy ForeverFuel tank ReformerH2Hydrogen bottlesH2H2Hydrogen bottlesH2AlgaeH2Hydrogen bottlesH2Solar panel Ele...
Renewable Energy SourcesAs long as the sun shines, the wind blows or the rivers flow there can be clean,safe and sustainab...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Pada dasarnya sebuah sel bahan bakar (fuel cell) adalah sebuah bateryukuran besar. Prinsip ke...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Bahan bakar berupa hidrogen H2 memasuki sel bahan bakar dan ditampungdalam dalam ruangan sebe...
Fuel Cells• Fuel cells terutama diklasifikasikanberdasarkan electrolyte yangdipakai– Polymer electrolyte membrane (PEM)fue...
Dasar reaksi kimia• Reaksi kimia dalam fuel cell disebut electrochemical reaction.Yang artinya hanya membutuhkan perpindah...
Fuel Cellfuel cell adalah struktur fisik yang membuat electrochemical reactionsdapat terjadi dan memanfaatkan arus yang di...
Dua komponen utama fuel cell• Electrodes katalis dan electrochemical reactions.• Electrolytes yang memfasilitasi perpindah...
Bagaimana Fuel Cells bekerja:terdapat 3 tahapan Process• Proses keseluruhan dalam fuel cell dapatdibagi menjadi 3 tahapan ...
Step 1Di anode:• Bahan bakar Hydrogendimasukkan agar bereaksi dianode.• Electrons akan dilepaskan dandialirkan melalui ran...
Step 2Melalui electrolyte medium:• Merupakan membrane khusus yangmembolehkan hanya ion hydrogen yang dapatmelaluinya. Ion-...
Step 3Sementara di cathode:• Molekul oxygen O2 masuk melalui oxygen electrode(cathode).• Electrons di pindahkan ke electro...
Secara keseluruhan• Electrons dihasilkan di anode• Electrons dipakai di cathode• Perpindahan elektron melalui rangkaian li...
The Fuel Cell
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Beberapa sel bahan bakar dapat disusun secara seri membentuk suatutumpukan sel bahan bakar. T...
44Fuel Cell Stack
The Science of Fuel CellsPhosphoric Acid(PAFC)Alkaline(AFC)PolymerElectrolyteMembrane(PEMFC)Direct Methanol(DMFC)Solid Oxi...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Dalam hal digunakan elektrolit asam, ion pengantarnya merupakan H+. Reaksi-reaksi dalam elek...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL)Karakteristik kerja sel bahan bakar Karakteristik sel bahan bakar berupa lengkung tegangan-aru...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL)Klasifikasi sel bahan bakarKlasifikasi sel bahan bakar umumnya didasarkan pada jenis elektrolit...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Elektrolit asam fosfat Menggunakan elektrolit asam fosfat (85% - 100 % H3PO4), beroperasipad...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Elektrolit carbonat cair Menggunakan elektrolit Li atau Kalium karbonat, beroperasi pada suh...
SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Elektrolit oksida padat Menggunakan elektrolit ZrO2, beroperasi pada suhu sangat tinggi 980o...
Tipe utama Fuel Cells• Secara umum semua fuel cells memilikikonfigurasi dasar yang sama – suatuelectrolyte dan dua electro...
Tipe utama Fuel Cells• Proton Exchange Membrane(PEM)– Jenis fuel cell yang terbaik untukaplikasi kendaraan penumpang– Meng...
PEM Fuel Cell Electrochemical ReactionsAnode:H2 2H+ + 2e- (oxidation)Cathode:1/2 O2 + 2e- + 2H+ H2O (l) (reduction)Overall...
Hydrogen + Oxygen  Electricity + WaterWaterA Simple PEM Fuel Cell
Polymer Electrolyte Membrane(after Larminie and Dicks, 2000)Polytetrafluoroethylene (PTFE) chainsSulphonic Acid50-175 micr...
Tipe utama Fuel Cells• Direct Methanol (a subset of PEM)– Efisiensi yang diharapkan 40% dengan temperatur kerjarendah 120-...
58Operation of Fuel Cell
Membrane Electrode Assembly (MEA)O22H2O4H+Nafion4e-2KH2O2H2O2H2 4H+Nafion4e-O22H2O4H+Nafion4e-NafionH+C atalys isTrans por...
Tipe utama Fuel Cells• Phosphoric Acid– Merupakan jenis yang sudahdikembangkan secara komersial– Menghasilkan listrik pada...
Tipe utama Fuel Cells• Molten Carbonate– Diharapkan dapat menghasilkan efisiensi tinggi dan dapatmenggunakan bahan bakar b...
Tipe utama Fuel Cells• Molten Carbonate Fuel Cell– Karena temperatur yg sangattinggi, non-precious metalsdapat digunakan s...
Tipe utama Fuel Cells• Solid Oxide– Menggunakan hard, non-porousceramic compound sebagaielectrolyte– Dapat mencapai 60% po...
Tipe utama Fuel Cells• Alkaline– Digunakan utamanya di militer dan program ruang angkasa– Dapat mencapai 70% power generat...
Tipe utama Fuel Cells• Alkaline Fuel Cell– Memerlukan murnihydrogen and oxygen karenasangat mudahterkontaminasi oleh carbo...
Tipe utama Fuel Cells• Regenerative Fuel Cells– Masih dalam taraf penelitian– Tipe ini melibatkan bentuk closed loop dari ...
Types of Fuel CellsFuel Cell Operating ConditionsAlkaline FC (AFC) Operates at room temp. to 80 0CApollo fuel cellProton E...
Summary of Reactions and Processes in VariousFuel Cells
69Schematic Diagram of a Fuel Cell
Fuel Cell (Sumber dan Aplikasinya)
Pentingnya Hydrogen• Fuel Cells memerlukan hydrogen dengankadar kemurnian tinggi sebagai bahan bakar• Para peneliti mengem...
Pentingnya Hydrogen• Hydrogen adalah sumber energikedua, artinya harus dibuat dari bahan bakarlain• Hydrogen dapat diprodu...
Produksi Hydrogen• Tantangan/ kendala terbesar dari hydrogenproduction adalah cost• Dapat menurunkan cost dari hydrogenpro...
Produksi Hydrogen• Terdapat tiga kategori umum dari of Hydrogenproduction– Thermal Processes– Electrolyte Processes– Photo...
Produksi Hydrogen• Thermal Processes– Natural Gas Reforming– Gasification– Renewable Liquid Reforming
Produksi Hydrogen• Natural Gas Reforming– Steam Methane Reforming• Hydrogen diproduksi dari methane dalam natural gasmengg...
Produksi Hydrogen• Gasification– Process dimana coal atau biomass dikonversikanmenjadi gas dengan menerapkan panas padatek...
Produksi Hydrogen• Renewable Liquid Reforming– Biomass diproses untuk membuat renewableliquid fuels, seperti ethanol atau ...
Produksi Hydrogen• Electrolytic Processes– Electrolytic processes menggunakan arus listrikuntuk memisahkan air menjadi hyd...
Bahan Bakar KimiaProduksi hdrogen melalui elektrolisaGuna meningkatkan efisiensi elektrolisa proses ini dapat dilakukan pa...
Renewable Energy SourcesAs long as the sun shines, the wind blows or the rivers flow there can be clean,safe and sustainab...
Produksi Hydrogen• Photolytic Processes– Menggunakan cahaya energy untuk memisahkanair menjadi hydrogen and oxygen– Proses...
Produksi H2 dari Photoelektrolysis
Produksi H2 dari Photobiology
Produksi H2 dari Thermo chemical process
Resume produksi HidrogenTeknologi Keuntungan KendalaElectrolisis, menguraikan airdengan listrikTersedia komersial, H2 hasi...
Hydrogen: Energy ForeverFuel tank ReformerH2Hydrogen bottlesH2H2Hydrogen bottlesH2AlgaeH2Hydrogen bottlesH2Solar panel Ele...
Produksi Hydrogen• Pabrik kendaraan telah bekerja untukmengembangkan teknologi yangmemungkinkan mobil fuel cell tetap dapa...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Mengembangkan hydrogen storage yangaman, andal, compact dan cost-effectivemerupakan tantanga...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Hydrogen perlu disimpan di kendaraan dilokasi produksi hydrogen, refueling stationsdan stati...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Bila hydrogen di tekan dan disimpan padatemperatur ruangan pada tekanan yangsedang, akan mem...
Bagaimana hydrogen disimpan?• hydrogen cair dapat disimpan dalam tangki yanglebih kecil dari pada gas hydrogen, tetapi men...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Bila hydrogen ditekan dan cryogenically frozenakan membutuhkan ruangan dan tangki yangsangat...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Scientists are researching Materials-based storage– This involves tightly binding hydrogen a...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Because hydrogen is thought to be analternative fuel for automobiles, much of theresearch fo...
Bagaimana hydrogen disimpan?• Using current storage technology, in order toplace a sufficient amount of hydrogenonboard a ...
Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Transportation• Stationary Power Stations• Telecommunications• Micro Power
Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Transportation– All major automakers are workingto commercialize a fuel cell car...
Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Stationary Power Stations– Lebih dari 2,500 fuel cell systems telah diinstal dis...
Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Telecommunications– Due to computers, the Internet and sophisticatedcommunicatio...
Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Micro Power– Consumer electronics couldgain drastically longerbattery power with...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Physical Security• Reliability• Efficiency• Environmental Benefits• Battery Replacem...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Physical Security– Both central station power generation and longdistance, high volt...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Reliability– U.S. businesses lose $29 Billion a year fromcomputer failures due to po...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Efficiency– Because no fuel is burned to make energy, fuelcells are fundamentally mo...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Efficiency– The gasoline engine in a conventional car is less than 20%efficient in c...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Efficiency– Fuel Cell power generation systems in operationtoday achieve 40% to 50% ...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits– Fuels cells dapat mengurangi polusi udara saat inidan dimasa...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits of Fuel Cell PowerGeneration– Suatu fuel cell power plant bis...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits of Fuel Cell Vehicles– Kendaraan Fuel Cell dengan hydrogen ya...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits of Fuel Cell Vehicles– Fuel Cell Vehicles with a reformer on ...
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Battery replacement/alternative– Fuel Cell replacements for batteries would offermuc...
Benefits ofFuel CellsModularCleanQuietSustainableEfficientSafeThe Benefits of Fuel Cells
Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Military Applications– Fuel Cell technology in the military can help savelives becau...
Tantangan thd teknologi Fuel Cell• Cost– Biaya fuel cells harus dikurangi agar dapatbersaing dengan teknologi konvensional...
Tantangan thd teknologi Fuel Cell• Durability and Reliability– Ketahanan dari fuel cell systems masih belum terbukti– Stan...
Tantangan thd teknologi Fuel Cell• System Size– Ukuran dan berat dari fuel cell systems harusdikurangi agar dapat diterima...
Heliocentris: Science education throughfuel cells 121Our Fragile Planet.We have the responsibility to mind the planet, so ...
TeknologiCompressed gas cylinder Mudah tersedia, biaya murahhingga tekanan 200 barLiquid tanks Teknologi tersedia, kerapat...
Hydrogen storage
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Sde tm8-7
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Sde tm8-7

1,151 views
1,064 views

Published on

Published in: Technology, Business
0 Comments
1 Like
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total views
1,151
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
734
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
1
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Sde tm8-7

  1. 1. BAHAN BAKAR KIMIATatap Muka ke-7
  2. 2. Trend dalam penggunaan bahan bakarWood Coal Oil NaturalGasHydrogenPercentage of hydrogen content in fuel
  3. 3. Alternatif bahan baku Hydrogen
  4. 4. Bahan Bakar KimiaHIDROGEN SEBAGAI BAHAN BAKAR• Umum– Pembakaran asasnya adalah proses oksidasi, dan terdapat energi ygdibebaskan berupa panas– Pada pembakaran hidrokarbon, maka zat arang (C) bersenyawa dengan zatasam (O) membentuk carbon dioksida (CO2) dengan membebaskan energiC + O2 ------ CO2 + energi + pencemaran– Hal yang sama bila zat air hidrogen (H) bersenyawa dengan zat asam (O)terbentuk air dengan membebaskan energi.2H2 + O2 ===== 2H2O + energi– Reaksi diatas adalah bolak balik, dan proses diatas merupakan suatuperputaran (siklus air) : air (H2O) dipisah menjadi H2 dan O2 untukmembentuk H2O kembali.– Bila pada pembakaran bahan bakar fosil misal batubara akan terbentukCO2 dan produk lain yang merupakan polutan dan mengganggukelestarian alam, sedangkan pada oksidasi zat air terjadi air (H2O) yangbukan polutan bahkan merupakan bagian dari alam.
  5. 5. Supply & Demand Hydrogen
  6. 6. Bahan Bakar Kimia– Pembakaran 1 kg minyak bumi menghasilkan energi 10.000 kCal– Pembakaran 1 kg bahan bakar metan (CH4) menghasilkan energi12.000 kCal– Bilamana hidrogen dibakar, 1 kg akan melepaskan energi 28.600 kCal,jauh lebih banyak dari bahan bakar konvensional.– Sumber daya energi ini tersedia dia alam dalam jumlah yang hampirtak terbatas– Keuntungan lain hidrogen mudah disimpan, diangkut dan di konversi
  7. 7. Bahan Bakar KimiaProduksi Hidrogen– Salah satu metode adalah ekstraksi dari gas alam, dengan suatu prosesyang dinamai oksidasi parsial. Dalam proses ini gas alam setelahdipanaskan dimasukkan dalam tangki besar dan juga dimasukkan uapdan oksigen dalam suhu dan tekanan tinggi. Dengan mengaturtekanan dan aliran gas alam, uap dan oksigen akan terbentuk gashidrogen. Setelah dibersihkan dan di kompres, gas hidrogen tsb siapdigunakan,– Namun mengingat gas alam jumlah cadangannya terbatas, metoda initidak dipertimbangkan lagi.– Suatu proses yang menjanjikan untuk memproduksi hidrogen adalahelektrolisa, yang memerlukan energi listrik. Dan hal ini dapat dilakukandi pusat-pusat pembangkit pada waktu diluar beban puncak. Misalnyadapat dilakukan di lokasi PLTN untuk memproduksi hidrogen padawaktu diluar beban puncak,
  8. 8. Bahan Bakar KimiaProduksi Hidrogen melalui elektrolisa– Suatu tangki diisi dengan air yang dicampur dengan suatu asam, campuran inidisebut sebagai elektrolit, Yng dapat bertindak sebagai konduktor untukmenghantarkan listrik.– Dalam elektrolit dipasangkan dua elektroda, positif (anoda) dan negatif(katoda). Selanjutnya masing-masing elektroda disambungkan dengan listrikarus searah.– Dengan mengalirnya arus searah, terjadilah proses elektrolisa, atom hidrogendari air akan kehilangan elektron dan atom oksigen mendapat tambahanelektron. Sehingga atom oksigen menjadi ion bermuatan negatif (O-) danatom hidrogen menjadi ion bermuatan positif (H+). Karena bermuatanpositif, ion-ion hidrogen akan tertarik dan terkumpul pada katoda. Padawaktu menyentuh katoda ion hidrogen ini akan menerima sebuah elektrondan kembali menjadi atom hidrogen yang akhirnya bergabung menjadi gas H2dalam bentuk gelembung. Hal serupa terjadi pada ion oksigen.– Pada proses ini dengan sendirinya elektrolit harus selalu ditambah air, karenaH2O terus menerus terurai. Dengan demikian air berlaku sebagai bahan bakudan sebagai hasil elektrolisa diperoleh gas H2 dan gas O2.
  9. 9. Bahan Bakar KimiaProduksi hdrogen melalui elektrolisaGuna meningkatkan efisiensi elektrolisa proses ini dapat dilakukan padaSuhu tinggi sekitar 1000 oC, sehingga proses elektrokimia menjadi lebih cepat
  10. 10. 19th century:steam engine20th century:internal combustion engine21st century: fuel cells
  11. 11. The History of Fuel CellsElectrolyser Grove’s Gas Battery(first fuel cell, 1839)(after Larminie and Dicks, 2000)
  12. 12. Bacon’s laboratory in 1955Photo courtesy of University of Cambridge
  13. 13. NASA Space Shuttle fuel cellPhoto courtesy of NASA
  14. 14. Applications for Fuel CellsTransportation vehiclesPhoto courtesy of DaimlerChryslerNECAR 5
  15. 15. Distributed power stationsPhoto courtesy of Ballard Power Systems250 kW distributed cogeneration power plantApplications for Fuel Cells
  16. 16. Home powerPhoto courtesy of Plug Power7 kW home cogeneration power plantApplications for Fuel Cells
  17. 17. Portable power50 W portable fuel cell with metal hydride storageApplications for Fuel Cells
  18. 18. PEM Fuel Cell Electrochemical ReactionsAnode:H2 2H+ + 2e- (oxidation)Cathode:1/2 O2 + 2e- + 2H+ H2O (l) (reduction)Overall Reaction:H2 + 1/2 02 H2O (l)ΔH = - 285.8 kJ/mole
  19. 19. Hydrogen + Oxygen  Electricity + WaterWaterA Simple PEM Fuel Cell
  20. 20. Membrane Electrode Assembly (MEA)O22H2O4H+Nafion4e-2KH2O2H2O2H2 4H+Nafion4e-O22H2O4H+Nafion4e-NafionH+C atalys isTrans portR es is tanc eAnode CathodePolymerelectrolyte(i.e. Nafion)Carbon cloth Carbon clothPlatinum-catalystPlatinum-catalystOxidationReduction
  21. 21. Polymer Electrolyte Membrane(after Larminie and Dicks, 2000)Polytetrafluoroethylene (PTFE) chainsSulphonic Acid50-175 microns7 sheets of paper)Water collectsaround theclusters ofhydrophylicsulphonateside chains
  22. 22. Thermodynamics of PEM Fuel CellsChange in enthalpy (ΔH) = - 285,800 J/moleGibb’s free energy (ΔG) = ΔH - TΔSΔG at 25 C: = - 285,800 J - (298K)(-163.2J/K)= - 237,200 JIdeal cell voltage (Δ E) = - ΔG/(nF)ΔE at 25º C = - [-237,200 J/((2)(96,487 J/V))]= 1.23 VΔG at operating temperature (80º C): = - 285,800 J - (353K)(163.2 J/K)= - 228,200 JΔE at 80º C = - [-228,200 J/((2)(96,487 J/V))]= 1.18 V
  23. 23. 0dIdPCharacteristic Curve00.20.40.60.811.20 1 2 3 4IVPower Curve00.511.522.50 1 2 3 4 5IPMPPxMax Power Point (MPP):Factors affecting Curve:• activation losses• fuel crossover andinternal currents• ohmic losses• mass transport orconcentration lossesohmiclossesactivation losses+ internal currentsconcentrationlosses
  24. 24. Hydrogen Storage56 l14 l9.9 lLiters to store 1 kg hydrogenCompressed gas(200 bar)Liquid hydrogen MgH2metal hydride
  25. 25. Hydrogen: Energy ForeverFuel tank ReformerH2Hydrogen bottlesH2H2Hydrogen bottlesH2AlgaeH2Hydrogen bottlesH2Solar panel Electrolyser
  26. 26. Renewable Energy SourcesAs long as the sun shines, the wind blows or the rivers flow there can be clean,safe and sustainable electrical power, where and when required, with a solarhydrogen energy systemMicro hydroStorageH2OxygenOxygenWaterWaterFuelCellElectrolyzerSolar CellWind
  27. 27. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Pada dasarnya sebuah sel bahan bakar (fuel cell) adalah sebuah bateryukuran besar. Prinsip kerja sel ini berlandaskan reaksi kimia, bahwa padapenggabungan hidrogen dan oksigen terjadi air dan energi listrik Pada asasnya sel ini terdiri dari 3 bagian : Sebuah alat konversi bahan bakar yang menghasilkan suatu gas yangbanyak mengandung H2 Sel bahan bakar itu sendiri yang menghasilkan energi listrik arussearah Sebuah inverter yang mengubah arus searah menjadi arus bolak balik Sel bahan bakar sendiri pada prinsipnya bekerja sebagai kebalikan proseselektrolisa. Sel bahan bakar terdiri dari sebuah tangki yang didalamnya terdapat duadinding berupa elektroda. Satu dinding sebagai elektroda bahan bakar(anoda) dan dinding lainnya berupa elektroda udara (katoda), danditengahnya terdapat elektrolit
  28. 28. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Bahan bakar berupa hidrogen H2 memasuki sel bahan bakar dan ditampungdalam dalam ruangan sebelah kiri dinding elektroda bahan bakar. Sedangkanoksigen O2 memasuki sel bahan bakar dari sebelah kanan elektroda udara.Kedua elektroda dihubungkan dihubungkan pada jaringan listrik melaluiinverter. Elektroda bahan bakar disambungkan pada sisi negatif, sedangkanelektroda udara pada sisi positif jaringan. Pada saat oksigen memasuki sel bahan bakar, atom oksigen akan menerimadua elektron dari elektoda. Ketika mencapai elektroda bahan bakar, terjadidua hal, pertama oksigen tersebut akan tergabung dengan hidrogenmembentuk air H2O dan pada saat itu oksigen tersebut melepaskan duamuatan elektronnya pada elektroda bahan bakar. Sehingga bila pada elektroda udara tiap atom oksigen melepaskan duaelektron dan pada elektroda bahan bakar menerima dua elektron, dengan katalain terjadi perpindahan elektron dari elektroda udara ke elektroda bahanbakar. Pergerakan elektron2 ini menyebabkan terjadinya arus listrik searah. Pada sel bahan bakar ini tidak terdapat bagian mekanis, sehingga efisiensinyabisa tinggi. Selain polusinya rendah, ukurannya relatif kecil dibandingkandengan mesin pembangkit listrik
  29. 29. Fuel Cells• Fuel cells terutama diklasifikasikanberdasarkan electrolyte yangdipakai– Polymer electrolyte membrane (PEM)fuel cells• Juga disebut proton exchangemembrane fuel cells• Menghasilakn kerapatan daya yngtinggi• Keuntungannya rinfan dan kecil• Menggunakan polymer padat sebagaielectrolyte dan porous carbonelectrodes yang mengandung katalistberupa platinum .• Hanya memerlukan hydrogen, oxygendari udara dan air untuk bisaberoperasi dan tidak memerlukanfluida yang corrosive seperti pada fuelcells yang lain
  30. 30. Dasar reaksi kimia• Reaksi kimia dalam fuel cell disebut electrochemical reaction.Yang artinya hanya membutuhkan perpindahan electrons.• Di dalam fuel cell, electrochemical reaction menyebabkan padaanoda H2 di oxidasi menjadi ion H+ dan electrons :2H2  4H+ + 4e-• Elektron akan terpisah dan bergerak membentuk arus listrik.• Elektron tersebut bergerak menuju cathode dimana oxygenmembutuhkannya:O2 + 4H+ + 4e-  2 H2O• Reaksi totalnya akan membentuk dari kedua gas tersebut.2H2 + O2  2 H2O
  31. 31. Fuel Cellfuel cell adalah struktur fisik yang membuat electrochemical reactionsdapat terjadi dan memanfaatkan arus yang dihasilkan oleh pergerakanelektron.
  32. 32. Dua komponen utama fuel cell• Electrodes katalis dan electrochemical reactions.• Electrolytes yang memfasilitasi perpindahan ion hydrogen dari anode kecathode.– Dalam kasus ini electrolyte nya adalah PEM (polymer electrodemembrane).LikeSaltyWater
  33. 33. Bagaimana Fuel Cells bekerja:terdapat 3 tahapan Process• Proses keseluruhan dalam fuel cell dapatdibagi menjadi 3 tahapan sbb:• Dua diantaranya melibatkan chemicalreactions at the electrodes• Yang ketiga adalah ion conduction melaluielectrolyte membrane.
  34. 34. Step 1Di anode:• Bahan bakar Hydrogendimasukkan agar bereaksi dianode.• Electrons akan dilepaskan dandialirkan melalui rangkian kebeban.2H2  4H+ + 4e-
  35. 35. Step 2Melalui electrolyte medium:• Merupakan membrane khusus yangmembolehkan hanya ion hydrogen yang dapatmelaluinya. Ion-ion ini dikirimkan ke cathodedimana ion tsb akan bereaksi dengan oxygen.
  36. 36. Step 3Sementara di cathode:• Molekul oxygen O2 masuk melalui oxygen electrode(cathode).• Electrons di pindahkan ke electrode ini melalui rangkainlistrik diluar• Ion H+ dikirimkan dari anode melalui electrolyte PEM• Ion hydrogen dan molekul oksigen akan berreaksi:O2 + 4H+ + 4e-  2 H2O
  37. 37. Secara keseluruhan• Electrons dihasilkan di anode• Electrons dipakai di cathode• Perpindahan elektron melalui rangkaian listrikdiluar dialirkan ke baban. misalnya pada motor listrik di mobil
  38. 38. The Fuel Cell
  39. 39. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Beberapa sel bahan bakar dapat disusun secara seri membentuk suatutumpukan sel bahan bakar. Tumpukan sel bahan bakar tersebut dapatdigunakan untuk mensupply suatu kendaraan atau suatu gedung sesuaikebutuhannya.
  40. 40. 44Fuel Cell Stack
  41. 41. The Science of Fuel CellsPhosphoric Acid(PAFC)Alkaline(AFC)PolymerElectrolyteMembrane(PEMFC)Direct Methanol(DMFC)Solid Oxide(SOFC)Molten Carbonate(MCFC)Types of FuelCellsPolymer ElectrolyteMembrane(PEMFC)Direct Methanol(DMFC)Solid Oxide(SOFC)
  42. 42. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Dalam hal digunakan elektrolit asam, ion pengantarnya merupakan H+. Reaksi-reaksi dalam elektroda adalah : Reaksi anoda : 2H2 ----- 4 e- + 4H- Reaksi katoda : 4 e- + 4H- + O2 ---- 2 H2O Bilamana digunakan elektrolit alkalin, misalnya potasium hidroksida, ionpengantarnya adalah OH-, dan reaksi-reaksi elektroda adalah : Reaksi anoda : 2H2 + 4OH- ----- 4H2O + 4 e- Reaksi katoda : 2H2O + O2 + 4 e- ------ 4OH-
  43. 43. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL)Karakteristik kerja sel bahan bakar Karakteristik sel bahan bakar berupa lengkung tegangan-arus. Vo merupakan tegangan sel bahan bakar bilamana tdak ada beban. Pada saat diberi beban, tegangan V akan jatuh karena terjadi polarisasikimiawi, sehingga tegangan tanpa beban yang sebenarnya adalah dibawahnila Vo Bilaman beban ditingkatkan, terjadi jatuh tegangan disebabkan kerugiantahanan intern I2Ri. Pada beban yang agak tinggi terjadi tambahan jatuh tegangan karenaterjadi proses polarisasi konsentrasi elektrolit. Karakteristik kerja sel bahan bakar ini menyerupai sebuah lengkungtegangan-arus dari batery.
  44. 44. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL)Klasifikasi sel bahan bakarKlasifikasi sel bahan bakar umumnya didasarkan pada jenis elektrolit yangdigunakan : Elektrolit alkali hidroksida Umumnya digunakan larutan KOH, sebagai ino penghantarnya adalahOH-, sel bahan bakar ini beroperasi pada suhu rendah 60 – 120 oC.Menggunakan hidrogen murni dan oksigen sebagai pereaksi. Reaksiyang terjadi adalah : Reaksi anoda : 2H2 + 4 OH- ----- 4 e- + 4H2O Reaksi katoda : 4 e- + 2H2O + O2 ---- 4 OH- Reaksi keseluruhan : 2H2 + O2 ----- 2 H2O Material yang dipakai adalah karbon, nikel dan baja anti karat. Keuntungannya unjuk kerja baik, efisiensi tinggi, bahan konstruksimurah
  45. 45. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Elektrolit asam fosfat Menggunakan elektrolit asam fosfat (85% - 100 % H3PO4), beroperasipada suhu 160 – 210 oC Reaksi anoda : H2 ----- 2 H+ + 2 e- Reaksi katoda : 2 e- + 2H+ + ½ O2 ---- 4 H2O Reaksi keseluruhan : H2 + ½ O2 ----- H2O Menngunakan platina sebagai katalisator Dapat menggunakan berbagai macam bahan bakar, LNG, LPG, bahanbakar cair. Ion pengantarnya adalah ion hidrogen Merupakan sel bahan bakar generasi pertama, efisiensi agak rendah
  46. 46. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Elektrolit carbonat cair Menggunakan elektrolit Li atau Kalium karbonat, beroperasi pada suhuagak tinggi 480 – 760 oC, reaksi yang terjadi : Reaksi anoda : H2 + CO3- ----- CO2 + H2O + 2 e-CO + CO3- ----- 2CO2 + 2 e- Reaksi katoda : 2 e- + 2 CO2 + O2 + 2e- ---- 2 CO3- Reaksi keseluruhan : H2 + O2 + CO ----- H2O + CO2 Dapat menggunakan bahan bakar hidrogen yang tidak terlalu murnidengan peksoksidasi udara disekelilingnya. Cocok digabungkan dengan instalasi gasifikasi batubara Memiliki efisiensi cukup tinggi dan berpotensi dipakai dalam skalabesar, sehingga cocok untuk industri atau pembangkit listrik.
  47. 47. SEL BAHAN BAKAR (FUEL CELL) Elektrolit oksida padat Menggunakan elektrolit ZrO2, beroperasi pada suhu sangat tinggi 980oC, reaksi yang terjadi : Reaksi anoda : H2 + O- ----- H2O + 2 e- Reaksi katoda : ½ O2 + 2e- ---- O Reaksi keseluruhan : H2 + ½ O2 ----- H2O Dapat menggunakan bahan bakar hidrogen yang tidak terlalu murnidengan peksoksidasi udara disekelilingnya.
  48. 48. Tipe utama Fuel Cells• Secara umum semua fuel cells memilikikonfigurasi dasar yang sama – suatuelectrolyte dan dua electroda• Berbagai tipe fuel cells diklasifikasiberdasarkan jenis electrolyte yang digunakan• Tipe electrolyte yang dipakai menentukanjenis reaksi kimia yang akan terjadi dan suhukerjanya
  49. 49. Tipe utama Fuel Cells• Proton Exchange Membrane(PEM)– Jenis fuel cell yang terbaik untukaplikasi kendaraan penumpang– Menggunakan polymer membranesebagai electrolyte– Beroperasi pada sushu relatifrendah 175 degrees– Memiliki kerapatan daya yangtinggi, bisa menghasilkan bervariasioutput secara cepat sehingga cocokuntuk aplikasi yeng butuh startcepat seperti pada kendaraan– Peka terhadap ketidak murnianbahan bakar
  50. 50. PEM Fuel Cell Electrochemical ReactionsAnode:H2 2H+ + 2e- (oxidation)Cathode:1/2 O2 + 2e- + 2H+ H2O (l) (reduction)Overall Reaction:H2 + 1/2 02 H2O (l)ΔH = - 285.8 kJ/mole
  51. 51. Hydrogen + Oxygen  Electricity + WaterWaterA Simple PEM Fuel Cell
  52. 52. Polymer Electrolyte Membrane(after Larminie and Dicks, 2000)Polytetrafluoroethylene (PTFE) chainsSulphonic Acid50-175 microns7 sheets of paper)Water collectsaround theclusters ofhydrophylicsulphonateside chains
  53. 53. Tipe utama Fuel Cells• Direct Methanol (a subset of PEM)– Efisiensi yang diharapkan 40% dengan temperatur kerjarendah 120-190 degrees– Juga menggunakan polymer membrane sebagai electrolyte– Berbeda dengan PEM karena anode catalyst is mampumenarik hydrogen dari methanol tanpa reformer– Dapat digunakan pada small portable powerapplications, seperti cell phones and laptops
  54. 54. 58Operation of Fuel Cell
  55. 55. Membrane Electrode Assembly (MEA)O22H2O4H+Nafion4e-2KH2O2H2O2H2 4H+Nafion4e-O22H2O4H+Nafion4e-NafionH+C atalys isTrans portR es is tanc eAnode CathodePolymerelectrolyte(i.e. Nafion)Carbon cloth Carbon clothPlatinum-catalystPlatinum-catalystOxidationReduction
  56. 56. Tipe utama Fuel Cells• Phosphoric Acid– Merupakan jenis yang sudahdikembangkan secara komersial– Menghasilkan listrik pada efisiensi> 40%– Hampir 85% uap yang dihasilkandapat digunakan untukcogeneration– Menggunakan larutan asamphosphoric sebagai electrolytedan beroperasi pada 450 degreesF– Satu keuntungan utama adalahdapat menggunakan hidrogentidak murni sebagai bahanbakarnya
  57. 57. Tipe utama Fuel Cells• Molten Carbonate– Diharapkan dapat menghasilkan efisiensi tinggi dan dapatmenggunakan bahan bakar berasal dari coal– menggunakan electrolyte campuran dari garam dan moltencarbonate– Memerlukan CO2 dan oksigen untuk sampia di katoda– Beroperasi pada suhu yang sangat tinggi 1200 degrees– Utamanya untuk dipakai di pembangkitan listrik– Telah dapat beroperasi dengan bahan bakar hydrogen, carbonmonoxide, natural gas, propane, landfill gas, marine diesel andsimulated coal gasification products
  58. 58. Tipe utama Fuel Cells• Molten Carbonate Fuel Cell– Karena temperatur yg sangattinggi, non-precious metalsdapat digunakan sebagaikatalis di anodedan cathodeyg akan mengurangi biaya– Kerugiannya adalahketahanannya– Temperatur tinggi dancorrosive electrolytemempercepat kerusakandan corrosion didalam fuelcell
  59. 59. Tipe utama Fuel Cells• Solid Oxide– Menggunakan hard, non-porousceramic compound sebagaielectrolyte– Dapat mencapai 60% power-generating efficiency– Beroperasi pada suhu ekstratinggi 1800 degrees– Digunakan utamanya pada skalabessar di industri
  60. 60. Tipe utama Fuel Cells• Alkaline– Digunakan utamanya di militer dan program ruang angkasa– Dapat mencapai 70% power generating efficiency, tetapibiayanya mahal– Digunakan pada Apollo spacecraft untk menghasilkanlistrik dan air minum– Mengunakan larutan potassium hydroxide dalam airsebagai electrolyte dan beroperasi pada suhu 75 -160degrees– Dapat menggunakan berbagai non-precious metalssebagai catalyst pada anode dan cathode
  61. 61. Tipe utama Fuel Cells• Alkaline Fuel Cell– Memerlukan murnihydrogen and oxygen karenasangat mudahterkontaminasi oleh carbon– Pemurnian hydrogen andoxygen is sangat mahal– Kontaminasi carbon dapatmeracuni dan menurunkanumur cell sehingga berakibatpada biaya
  62. 62. Tipe utama Fuel Cells• Regenerative Fuel Cells– Masih dalam taraf penelitian– Tipe ini melibatkan bentuk closed loop dari pembangkitantenaga listrik– Menggunakan energi surya untuk memisahkan air menjadihydrogen dan oxygen– Hydrogen dan oxygen diinputkan ke fuel cell yangmembangkitkan listrik, panas dan air– Hasil samping air di recirculasikan kembali ke solar-powered electrolyser hingga prosesnya dimulai lagi
  63. 63. Types of Fuel CellsFuel Cell Operating ConditionsAlkaline FC (AFC) Operates at room temp. to 80 0CApollo fuel cellProton ExchangeMembrane FC (PEMFC)Operates best at 60-90 0CHydrogen fuelOriginally developed by GE for spacePhosphoric Acid FC (PAFC) Operates best at ~200 0CHydrogen fuelStationary energy storage deviceMolten Carbonate FC (MCFC) Operates best at 550 0CNickel catalysts, ceramic separator membraneHydrocarbon fuels reformed in situSolid Oxide FC (SOFC) Operates at 900 0CConducting ceramic oxide electrodesHydrocarbon fuels reformed in situDirect Methanol Fuel Cell(DMFC)Operates best at 60-90 0CMethanol FuelFor portable electronic devices
  64. 64. Summary of Reactions and Processes in VariousFuel Cells
  65. 65. 69Schematic Diagram of a Fuel Cell
  66. 66. Fuel Cell (Sumber dan Aplikasinya)
  67. 67. Pentingnya Hydrogen• Fuel Cells memerlukan hydrogen dengankadar kemurnian tinggi sebagai bahan bakar• Para peneliti mengembangkan berbagaiteknologi untuk memproduksi hydrogensecara ekonomi dari berbagai sumber dengancara yang environmentally friendly
  68. 68. Pentingnya Hydrogen• Hydrogen adalah sumber energikedua, artinya harus dibuat dari bahan bakarlain• Hydrogen dapat diproduksi dari berbagaisumber energi termasuk :– Fossil fuels, seperti natural gas and coal– Nuclear energy– Renewable resources, such as solar,water, windand biomass
  69. 69. Produksi Hydrogen• Tantangan/ kendala terbesar dari hydrogenproduction adalah cost• Dapat menurunkan cost dari hydrogenproduction akan bisa bersaing di sektortransportation dengan conventional fuels.
  70. 70. Produksi Hydrogen• Terdapat tiga kategori umum dari of Hydrogenproduction– Thermal Processes– Electrolyte Processes– Photolytic Processes– Thermochemical Processes
  71. 71. Produksi Hydrogen• Thermal Processes– Natural Gas Reforming– Gasification– Renewable Liquid Reforming
  72. 72. Produksi Hydrogen• Natural Gas Reforming– Steam Methane Reforming• Hydrogen diproduksi dari methane dalam natural gasmenggunakan uap temperatur tinggi• Methane bereaksi dengan steam dengan kehadirancatalyst guna memproduksi hydrogen• Proses ini merupakan 95% dari hydrogen yangdigunakan saat ini di U.S.– Partial oxidation• Memproduksi hydrogen dengan membakar methanedi udara
  73. 73. Produksi Hydrogen• Gasification– Process dimana coal atau biomass dikonversikanmenjadi gas dengan menerapkan panas padatekanan dan dengan bantuan steam– Suatu urutan reaksi kimia secara seri yangmemproduksi gas sintetis yang bereaksi dengansteam untuk menghasilkan hydrogen lebih banyakdan dapat dipisahkan
  74. 74. Produksi Hydrogen• Renewable Liquid Reforming– Biomass diproses untuk membuat renewableliquid fuels, seperti ethanol atau bio-oil, yangselanjutnya direaksikan dengan steam temperaturtinggi guna menghasilkan hydrogen– Proses ini identik dengan pembentukan naturalgas
  75. 75. Produksi Hydrogen• Electrolytic Processes– Electrolytic processes menggunakan arus listrikuntuk memisahkan air menjadi hydrogen andoxygen– Listrik yang diperlukan dapat dihasilkanmenggunakan renewable energy technologiessuch as wind, solar, geothermal and hydroelectricpower
  76. 76. Bahan Bakar KimiaProduksi hdrogen melalui elektrolisaGuna meningkatkan efisiensi elektrolisa proses ini dapat dilakukan padaSuhu tinggi sekitar 1000 oC, sehingga proses elektrokimia menjadi lebih cepat
  77. 77. Renewable Energy SourcesAs long as the sun shines, the wind blows or the rivers flow there can be clean,safe and sustainable electrical power, where and when required, with a solarhydrogen energy systemMicro hydroStorageH2OxygenOxygenWaterWaterFuelCellElectrolyzerSolar CellWind
  78. 78. Produksi Hydrogen• Photolytic Processes– Menggunakan cahaya energy untuk memisahkanair menjadi hydrogen and oxygen– Proses ini masih dalam tahap awalpenelitian, tetapi memungkinkan untukmemproduksi hydrogen secara cost effective danjuga memiliki low environmental impact
  79. 79. Produksi H2 dari Photoelektrolysis
  80. 80. Produksi H2 dari Photobiology
  81. 81. Produksi H2 dari Thermo chemical process
  82. 82. Resume produksi HidrogenTeknologi Keuntungan KendalaElectrolisis, menguraikan airdengan listrikTersedia komersial, H2 hasilnyamurni, bisa dibuat secara modular,bisa memanfaatkan renewableEnergyBersaing dengan pemanfaatanlangsung renewable energyReforming, memisahkanhydrocarbon fuel dengan uap danpanasBisa untuk skala besar, biayaproduksi dari natural gas murahSkala kecil belum komersial, H2hasilnya tidak murni, menghasilkanemisi CO2Gasifikasi, memisahkan heavyhydrocarbon & biomass menjadigas dan hydrogenCocok untuk heavy hydrocarbonpada skala besarSkala kecil jarang digunakan, H2hasilnya perlu dibersihkan.Gasifikasi biomass masih tarafpenelitianThermochemical, menggunakantemperatur yg tinngi dari nuklirdan solar thermalBerpotensi untuk produksi skalabesar secara murah dan tdkmenghasilkan emisiProsesnya rumit, belum komersialmasih taraf demonstrasiBiological production, algae danbacteri yng memproduksi hydrogenPotensi Sumbernya sangat besar Production rate rendah, butuhlahan yang sangat luas, organismebacteri yang paling cocok masihbelum ditemukan
  83. 83. Hydrogen: Energy ForeverFuel tank ReformerH2Hydrogen bottlesH2H2Hydrogen bottlesH2AlgaeH2Hydrogen bottlesH2Solar panel Electrolyser
  84. 84. Produksi Hydrogen• Pabrik kendaraan telah bekerja untukmengembangkan teknologi yangmemungkinkan mobil fuel cell tetap dapatmenggunakan bbm• Suatu “reformer” pada fuel cell car akan mengkonversikan bbm menjadi hydrogen langsungdi kendaraan
  85. 85. Bagaimana hydrogen disimpan?• Mengembangkan hydrogen storage yangaman, andal, compact dan cost-effectivemerupakan tantangan terbesar untuk bisamengunakan fuel cell technology secara luas• Hydrogen memiliki physical characteristicsyang membuatnya sulit disimpan tanpamemerlukan ruangan yang besar
  86. 86. Bagaimana hydrogen disimpan?• Hydrogen perlu disimpan di kendaraan dilokasi produksi hydrogen, refueling stationsdan stationary power sites• Hydrogen memiliki kandungan energi yangtinggi berdasarkan beratnya (3x lebih besardari gasoline) dan memiliki kandungan energisangat rendah berdasarkan volumenya (4xlebih rendah dari gasoline)
  87. 87. Bagaimana hydrogen disimpan?• Bila hydrogen di tekan dan disimpan padatemperatur ruangan pada tekanan yangsedang, akan memerlukan tangki yang cukupbesar• Para peneliti berusaha menemukan komposisimaterial yang ringan dan aman yang dapatmembantu mengurangi berat dan volumesistem penyimpanan hydrogen
  88. 88. Bagaimana hydrogen disimpan?• hydrogen cair dapat disimpan dalam tangki yanglebih kecil dari pada gas hydrogen, tetapi mencairkanhydrogen sangat rumit dan membutuhkan banyakenergi• hydrogen cair juga sangat sensitif terhadap panasmeskipun hanya beberapa derajat, sehinggadiperlukan isolasi yang cukup besar yang akanmembatasi berat dan volume yang dapat disimpan
  89. 89. Bagaimana hydrogen disimpan?• Bila hydrogen ditekan dan cryogenically frozenakan membutuhkan ruangan dan tangki yangsangat kecil, tetapi harus dipertahankan padasuhu yang supercold yaitu antara -120 hingga-196 degrees Celsius
  90. 90. Bagaimana hydrogen disimpan?• Scientists are researching Materials-based storage– This involves tightly binding hydrogen atoms or moleculeswith other elements in a compound to store largerquantities of hydrogen in smaller volumes at low pressurenear room temperature– This technology is considered very promising butadditional research is needed to overcome problemsdealing with capacity, cost, life cycle impacts and theuptake and release of hydrogen
  91. 91. Bagaimana hydrogen disimpan?• Because hydrogen is thought to be analternative fuel for automobiles, much of theresearch for hydrogen storage is focused ononboard vehicles• Scientists are attempting to developtechnology that can rival the performance andcost of gasoline fuel storage systems
  92. 92. Bagaimana hydrogen disimpan?• Using current storage technology, in order toplace a sufficient amount of hydrogenonboard a vehicle to provide 300-mile drivingrange the tank would be larger that the trunkof a typical automobile• This large of a tank would add to the overallweight of the car and reduce fuel economy
  93. 93. Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Transportation• Stationary Power Stations• Telecommunications• Micro Power
  94. 94. Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Transportation– All major automakers are workingto commercialize a fuel cell car– Automakers and experts speculatethat a fuel cell vehicle will becommercialized by 2010– 50 fuel cell buses are currently inuse in North and SouthAmerica, Europe, Asia and Australia– Trains, planes, boats, scooters, forklifts and even bicycles are utilizingfuel cell technology as well
  95. 95. Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Stationary Power Stations– Lebih dari 2,500 fuel cell systems telah diinstal diseluruh dunia di RS, hotel, perkantoranpembangkit listrik dll.– Sebagian besar systems ini terhubung kejaringan sebagai back up atau sebagai pusatpembangkit terisolasi di lokasi yang jauh darijaringan
  96. 96. Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Telecommunications– Due to computers, the Internet and sophisticatedcommunication networks there is a need for anincredibly reliable power source– Fuel Cells have been proven to be 99.999%reliable
  97. 97. Bagaimana teknologi Fuel Cell digunakan?• Micro Power– Consumer electronics couldgain drastically longerbattery power with Fuel Celltechnology– Cell phones can be poweredfor 30 days withoutrecharging– Laptops can be powered for20 hours without recharging
  98. 98. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Physical Security• Reliability• Efficiency• Environmental Benefits• Battery Replacement/Alternative• Military Applications
  99. 99. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Physical Security– Both central station power generation and longdistance, high voltage power grids can be terroristtargets in an attempt to cripple our energyinfrastructure– Fuel Cells allow the country to discontinuereliance on these potential targets
  100. 100. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Reliability– U.S. businesses lose $29 Billion a year fromcomputer failures due to power outages– More reliable power from fuel cells would preventloss of dollars for U.S. Businesses– Properly configured fuel cells would result in lessthan one minute of down time in a six year period
  101. 101. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Efficiency– Because no fuel is burned to make energy, fuelcells are fundamentally more efficient thancombustion systems– Additionally when the heat comes off of the fuelcell system it can be captured for beneficialpurposes– This is called Cogeneration
  102. 102. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Efficiency– The gasoline engine in a conventional car is less than 20%efficient in converting the chemical energy in gasoline intopower– Fuel Cell motors are much more efficient and use 40-60%of the hydrogen’s energy– Fuel Cell cars would lead to a 50% reduction in fuelconsumption– Fuel Cell vehicles can be up to 3 times more efficient thaninternal combustion engines
  103. 103. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Efficiency– Fuel Cell power generation systems in operationtoday achieve 40% to 50% fuel-to-electricityefficiency– In combination with a turbine, electricalefficiencies can exceed 60%– When Cogeneration is used, fuel utilization canexceed 85%
  104. 104. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits– Fuels cells dapat mengurangi polusi udara saat inidan dimasa depan
  105. 105. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits of Fuel Cell PowerGeneration– Suatu fuel cell power plant bisa menghasilkanpolutan kurang dari 1 ons per 1,000 kWh listrik ygdihasilkan– Sistem pembangkit konvensional, PLTG/ PLTUdapat memproduksi 25 pounds pollutants untuksejumlah yang sama listrik yang dihasilkan
  106. 106. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits of Fuel Cell Vehicles– Kendaraan Fuel Cell dengan hydrogen yangdisimpan di dalam kendaraan menghasilkanZERO POLLUTION– Produk samping dari Fuel Cell vehicles adalah airdan panas
  107. 107. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Environmental Benefits of Fuel Cell Vehicles– Fuel Cell Vehicles with a reformer on board toconvert a liquid fuel to hydrogen would produce asmall amount of pollutants, but it would be 90%less than the pollutants produced fromcombustion engines
  108. 108. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Battery replacement/alternative– Fuel Cell replacements for batteries would offermuch longer operating life in a packaged of lighteror equal weight– Additionally, Fuel Cell replacements would havean environmental advantage over batteries, sincecertain kinds of batteries require special disposaltreatment
  109. 109. Benefits ofFuel CellsModularCleanQuietSustainableEfficientSafeThe Benefits of Fuel Cells
  110. 110. Apa keuntungan teknologi Fuel Cell ?• Military Applications– Fuel Cell technology in the military can help savelives because it reduces telltale heat and noise incombat– Handheld battlefield computers can be poweredfor 10 times longer with Fuel Cell power meaningsoldiers could rely on their computers in the fieldfor longer periods of time
  111. 111. Tantangan thd teknologi Fuel Cell• Cost– Biaya fuel cells harus dikurangi agar dapatbersaing dengan teknologi konvensional– Conventional internal combustion engines cost$25-$35/kW; a fuel cell system would need to cost$30/kW to be competitive
  112. 112. Tantangan thd teknologi Fuel Cell• Durability and Reliability– Ketahanan dari fuel cell systems masih belum terbukti– Standar ketahanan mobil adalah kira-kira 150,000 milesdan kemampuan berfungsi pada kondisi operasi normal– Untuk sistem pembangkit tetap harus memiliki ketahanan40,000 jam operasi pada suhu -35 degree Celsius to 40degrees Celsius
  113. 113. Tantangan thd teknologi Fuel Cell• System Size– Ukuran dan berat dari fuel cell systems harusdikurangi agar dapat diterima pasar, khususnyauntuk pemakaian di mobil
  114. 114. Heliocentris: Science education throughfuel cells 121Our Fragile Planet.We have the responsibility to mind the planet, so thatthe extraordinary natural beauty of the Earth ispreserved for generations to come.Photo courtesy of NASA
  115. 115. TeknologiCompressed gas cylinder Mudah tersedia, biaya murahhingga tekanan 200 barLiquid tanks Teknologi tersedia, kerapatanpenyimpanan bagusMetal hydridesChemical hydridesCarbon structure Bisa untuk kerapatanpenyimpanan yang tinggi,ringan dan biaya murahMasih taraf penelitian
  116. 116. Hydrogen storage

×