Direct Methanol Fuel Cell : Just Plug and Play!

skema alat direct methanol fuel cell

Pernah mengalami masalah dengan baterai laptop yang tiba-tiba habis saat presentasi tetapi tak membawa charger? Masalah dengan handphone yang tiba-tiba mati karena baterainya habis saat sedang melakukan panggilan penting di luar ruangan? Kondisi-kondisi tersebut tidak memungkinkan kita menghubungkan charger untuk mengisi kembali baterai yang habis. Namun, jangan khawatir, teknologi baru Direct Methanol Fuel Cell dapat mengisi kembali energi pada alat-alat tersebut tanpa bantuan charger baterai. Hanya perlu masukkan metanol, gadget Anda pun dapat dinikmati kembali.
Penggunaan metanol sebagai sumber energi utama memiliki beberapa keuntungan dibandingkan hidrogen murni. Salah satu hal yang paling signifikan adalah metanol berwujud cair dari -97.0 °C hingga 64.7 °C sehingga tidak membutuhkan tekanan tinggi atau temperatur rendah pada penyimpanannya. Sebaliknya, gas hidrogen, agar dapat digunakan secara efektif, harus berbentuk gas bertekanan tinggi ataupun supercooled liquid sehingga harus disimpan dalam tangki bertekanan tinggi.
DMFC dapat menghasilkan energi dengan langkah-langkah berikut:

1. Penyediaan Sumber energi
   Untuk dapat menghasilkan energi pada sel tunam DMFC, diperlukan campuran metanol dan air. Larutan metanol ini dimasukkan ke dalam sisi anoda.
2. Pemisahan menjadi proton dan elektron
   Metanol dioksidasi pada lapisan katalis, umumnya mengandung platinum, untuk membentuk karbon dioksida. Air terkonsumsi pada reaksi dengan metanol di anoda yang menghasilkan karbon dioksida, proton (H+) dan elektron (e-). Kebutuhan air yang terkonsumsi di sisi anoda ini, metanol murni tidak dapat digunakan sebagai penghasil energi.
3. Pembangkitan energi
   Ion positif hidrogen selanjutnya bergerak melewati membran penukar proton dan elektron (e-) akan bergerak dari anoda ke katoda melalui sirkuit luar untuk membentuk arus listrik. Arus ini dapat digunakan untuk menyalakan lampu, telepon genggam, dan lain-lain. Arus ini selanjutnya kembali ke katoda sel tunam.
4. Reaksi dengan oksigen menghasilkan air
   Proton (H+) dan elektron (e-) bereaksi dengan oksigen dari udara pada katoda sehingga menghasilkan molekul air.
   Reaksi yang terjadi adalah: Anoda: CH3OH + H2O –> CO2 + 6H+ + 6e
   Katoda: (3/2)O2 + 6H+ + 6e- –> 3H2O
   Reaksi keseluruhan: CH3OH + (3/2)O2 –> CO2 + 2H2O

Walaupun memiliki densitas energi yang relatif tinggi, efisiensi DMFC rendah karena tingginya penyerapan metanol pada material membran yang digunakan, biasanya dikenal dengan methanol crossover. Hasilnya, efisiensi DMFC hanya mendekati 40%. Namun, salah satu material membran baru (polymer electrolyte thin film) telah digunakan untuk mengurangi masalah tersebut. Masalah lain pada DMFC yaitu pengelolaan karbon dioksida yang terbentuk di anoda.

direct methanol fuel cell

DMFC saat ini terbatas pada energi yang dapat dihasilkan, namun dapat menyimpan energi besar pada ruang yang kecil. Hal ini berarti DMFC dapat menghasilkan energi dalam jumlah kecil dalam waktu yang lama. Hal ini menyebabkan sel tunam tipe ini merupakan salah satu kandidat penggati teknologi baterai ion litium dan ideal digunakan untuk barang-barang seperti telepon genggam, kamera digital atau laptop. Dibandingkan baterai ion litium yang berukuran sama, DMFC komersial memiliki waktu operasi yang lebih lama. DMFC dapat memproduksi energi secara kontinu selama ada sumber energi. Tanpa perlu mengisi ulang sumber energi yang digunakan, pengguna DMFC hanya perlu memasukkan cartridge metanol yang baru untuk melanjutkan penggunaan energi.
Walaupun memiliki berbagai keuntungan daripada hidrogen murni, penggunaan metanol sebagai bahan sel tunam membutuhkan perhatian panting karena akibatnya pada tubuh manusia. Metanol dapat masuk ke tubuh manusia melalui pernafasan dan adsorbsi melalui kulit. Namun, International Civil Aviation Organization’s (ICAO) Dangerous Goods Panel (DGP) pada November 2005 memperbolehkan penumpang membawa dan menggunakan sel tunam mikro dan cartridge metanol saat berada di dalam pesawat untuk memberi energi pada laptop dan barang elektronik lainnya. Pada 24 September 2007, Departemen Transportasi US membicarakan rencana peraturan untuk memperbolehkan penumpang pesawat udara membawa cartridge sel tunam. Departemen Transportasi membicarakan peraturan akhir pada 30 April 2008, memperbolehkan penumpang dan kru untuk membawa sel tunam yang disetujui dengan cartridge metanol hingga dua cartridge cadangan tambahan.
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) adalah salah satu jenis sel tunam (fuel cell) yang menggunakan Proton Exchange Membrane (PEM) dengan menggunakan metanol yang langsung diumpankan ke dalamnya. Karena metanol dan air diumpankan secara langsung ke dalam sel tunam, DMFC tidak memerlukan proses steam reforming. Hal ini menyebabkan DMFC berbeda dengan Reformed Methanol Fuel Cell (RMFC) yang juga menggunakan metanol sebagai sumber energinya. DMFC ini selanjutnya akan menghasilkan listrik dari reaksi kimia yang melibatkan metanol, air, dan udara dan menghasilkan sejumlah air dan karbon dioksida.


sumber :
1. http://majarimagazine.com/2009/01/direct-methanol-fuel-cell-just-plug-and-play/
2. http://www.fuelcellsforpower.com/Direct-Methanol-Fuel-Cells.html
3. http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Direct-Methanol-fuel-cell