Hidrogen adalah salah satu unsur yang melimpah, murah, dan ramah lingkungan. Zat yang satu ini telah lama digambarkan sebagai bahan bakar masa depan. Dalam beberapa tahun terakhir, Hidrogen Hijau atau hidrogen yang dibuat tanpa menggunakan bahan bakar fosil telah diidentifikasi sebagai sumber energi bersih yang dapat membantu mencapai emisi nol.
Banyak negara yang bermimpi memiliki alternatif energi bersih dan menghasilkan minim emisi. Salah satunya adalah Uni Eropa yang rencanaya akan meningkatkan proyek hidrogen terbarukan pada tahun 2050.
Tidak hanya negara, sektor industri juga melakukan hal yang sama yaitu mendorong berbagai teknologi hidrogen hijau untuk mengganti bahan bakar fosil. Jadi apakah Hidrogen hijau itu? Apakah benar teknologi ini bisa membantu mengurangi emisi udara? yuk kita simak
baca juga
- AgriVoltaic – Pertanian dan Panel Surya Berbasis Teknologi Terbarukan
- Skenario Transisi Energi Menuju Target Karbon Netral
- Pembangkit Listrik Pasang Surut Air Laut (Energi Tidal)
Apa yang dimaksud dengan Hidrogen Hijau?
Hidrogen merupakan elemen alam semesta yang paling melimpah. Tetapi di Bumi unsur ini bergabung bersama unsur oksigen dan menjadi air atau H2O. dimana untuk memisahkan hidrogen dari oksigen membutuhkan energi yang besar. Jadi, perlu menggunakan panas dan reaksi kimia tertentu untuk melepaskan hidrogen membutuhkan dukungan tenaga yang bersumber dari bahan bakar fosil.
Namun, ada cara yang lebih baik untuk memisahkan hidrogen yaitu dengan mengalirkan arus listrik yang kuat untuk membelah molekul air menjadi dua elemen masing-masing. Teknik ini disebut elektrolisis, memisahkan H20 menjadi H2 dan Oksigen.
Tentu saja akan lebih baik jika energi listrik untuk melakukan elektrolisis ini menggunakan listrik hasil dari sumber energi terbarukan dari energi matahari atau angin. Cara untuk memisahkan dan mengolah hidrogen inilah yang kemudian menjadi asal muasal penamaan warna, dimana hidrogen:
- coklat diproduksi menggunakan batubara di mana emisi dilepaskan ke udara
- abu-abu dihasilkan dari gas alam di mana emisi terkait dilepaskan ke udara
- biru dihasilkan dari gas alam, di mana emisi ditangkap menggunakan penangkapan dan penyimpanan karbon
- hijau dihasilkan dari elektrolisis yang ditenagai oleh listrik terbarukan.
Pengembangan dan penyediaan energi ini masih memiliki banyak tantangan dan investasi. Terutama di Indonesia, kelangkaan fasilitas pembangkit listrik dari energi terbarukan membuat nilai investasinya bertambah. Hal ini akan mempengaruhi harga dan membuatnya menjadi lebih mahal. Belum lagi pembuatan peralatan untuk mendukung proses elektrolisis atau alat elektrolizer yang juga membutuhkan investasi lebih.
Dengan pembangunan sumber energi terbarukan yang lebih masif lagi, serta meningkatkan efisiensi dari elektroliser. Lama kelamaan hidrogen hijau bisa menjadi sumber energi yang lebih murah. Selain itu, bisa menjadi salah satu komoditas ekspor jika dapat diproduksi dalam jumlah banyak sekaligus.
Pemanfaatan Hidrogen Hijau Menggunakan Fuel Cell
Pada dasarnya, hidrogen hijau dapat dimanfaatkan secara luas menggunakan dua cara. Hidrogen dapat dibakar untuk menghasilkan panas dan memutar turbin pembangit listrik atau dimasukan kedalam sel baterai untuk menghasilkan listrik melalui proses kimia.
Pemrosesan hidrogen hijau menjadi bahan bakar baterai menggunakan reaksi kimia ini dinamakan Fuel Cell. Setiap Sel bahan bakar ini memiliki dua elektroda yang disebut anoda dan katoda dan reaksi yang menghasilkan listrik berlangsung di elektroda.
Setiap Fuel Cell juga memiliki elektrolit yang membawa partikel bermuatan listrik dari satu elektroda ke elektroda lainnya. Ada juga katalis yang mempercepat reaksi di elektroda.Penggunaan Hidrogen sebagai bahan bakar dasar tetap membutuhkan bahan bakar berupa oksigen.
Salah satu keuntungan menggunakan Fuel Cell adalah kemampuannya menghasilkan listrik dengan polusi yang sangat sedikit. Terlebih lagi, sebagian besar hidrogen dan oksigen yang digunakan pada akhirnya membentuk air sebagai produk sampingannya.
Fuel Cell dan Cara Kerjanya
Cara kerja fuel cell yaitu hidrogen di dalam sel dialirkan menuju sisi anoda, sedangkan oksigen di dalam udara dialirkan menuju ke sisi katoda. Pada anoda terjadi pemisahan hidrogen menjadi elektron dan proton. Ion hidrogen ini kemudian menyebrang dan bertemu dengan oksigen dan elektron di katoda dan menghasilkan air. Elektron-elektron yang mengandung muatan listrik ini akan menuju katoda melalui jaringan eksternal. Aliran elektron-elektron inilah yang akan menghasilkan arus listrik.
Tentunya proses ini merupakan cara yang lebih baik untuk menghasilkan listrik, karena Fuel Cell menghasilkan listrik secara kimiawi, bukan dengan pembakaran. Hasilnya, Fuel Cell tidak menggunakan hukum termodinamika yang membatasi pembangkit listrik secara konvensional. Oleh karena itu, Fuel Cell lebih efisien dalam mengekstrak energi dari alam.
Cara kerja dasar Fuel Cell mungkin tidak sulit untuk diaplikasikan, Tetapi membangun Fuel Cell yang murah, efisien, dan andal jauh lebih rumit. Para ilmuwan dan peneliti telah merancang berbagai jenis dan ukuran sel bahan bakar untuk mencari efisiensi yang lebih besar, dan berbagai variasi untuk rincian yang lebih teknis.
Hingga saat ini masih banyak tantangan yang dihadapi untuk pengembang Fuel Cell seperti kendala pemilihan elektrolit yang nantinya akan menentukan desain elektroda.
Saat ini, jenis elektrolit cair utama adalah alkali, karbonat cair dan asam fosfat, sedangkan elektrolit padat adalah membran proton dan oksida padat. Selanjutnya, pemilihan jenis bahan bakar juga tergantung pada elektrolit.
Beberapa Fuel Cell membutuhkan hidrogen murni, dan oleh karena itu memerlukan peralatan tambahan untuk memurnikan bahan bakar hidrogen. Dan berdasarkan dari jenis elektrolitnya, hingga saat ini ada 5 jenis Fuel Cell yang sudah ada dan beberapa masih dalam pengembangan lebih lanjut.
- Fuel Cell Alkali yang beroperasi pada hidrogen dan oksigen yang terkompresi
- Fuel Cell dengan Karbonat Cair, menggunakan senyawa bersuhu tinggi seperti natrium atau magnesium sebagai elektrolit
- Fuel Cell Asam Fosfat menggunakan asam tersebut sebagai elektrolit yang dapat menghasilkan panas tinggi.
- Fuel Cell dengan elektrolit Lembar Proton berbentuk polimer lembaran yang bisa meloloskan aliran fluida.
- Fuel Cell Oksida Padat menggunakan senyawa keramik keras dari logam seperti kalsium atau zirkonium, namun secara kimia masih merupakan unsur O2 sebagai elektrolit.
Closing
Setiap jenis cell bahan bakar memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing, hanya saja harganya masih belum cukup terjangkau dan memiliki efektifitas rendah untuk disandingkan dengan pembangkit listrik terbarukan lain seperti PLTA atau PLTN. Semoga suatu saat nanti kita sempat menikmati energi dari transisi ini ya, Sahabat