Sejarah Penemuan Fuel Cell, Teknologi Penghasil Energi Ramah Lingkungan

 Di zaman yang moderen seperti sekarang ini, listrik bukanlah hal yang baru lagi bagi kita. Energi multifungsi ini sangat berperan besar dalam kehidupan. Terutama untuk manusia. Bahkan mungkin, kita takkan bisa hidup walau sehari tanpa listrik. Sebaliknya, hal itu tidak berlaku pada zaman dulu, ketika listrik belum ditemukan. Penerangan di malam hari saja, saat itu sudah cukup dengan mengandalkan api. Beruntung, kita hidup di zaman yang canggih seperti sekarang. Segala alat, sarana dan prasarana penunjang dan pemanja hidup sudah lengkap tersedia.

            Tentu kita masih ingat bagaimana evolusi energi listrik terjadi hingga seperti sekarang. Salah satu tahapnya adalah penggunaan accumulator atau yang biasa kita sebut sebagai accy atau aki. Alat penghasil listrik ini dulu sering kita jumpai sebagai penghidup televisi.

Sir William Robert Grove, Sang pionir

            Adalah seorang berkebangsaan Inggris yang bernama Sir William Robert Grove, manusia pertama yang membuat alat sederhana ini, yang belakangan disebut sebagai fuel cell. Seorang hakim pengadilan, penemu, dan ahli fisika yang lahir tanggal 11 juli 1811 di Swansea, South Wales dan meninggal di London pada tanggal 1 Agustus 1896.

Setelah menyelesaikan pendidikan privatnya, Grove masuk Brasenose College, Oxford hingga mendapatkan gelar B.A di tahun 1832. Beliau juga belajar hukum pada Lincoln Inn.

Karirnya dalam bidang ilmu pengetahuan dimulai sejak dia membuat voltaic battery yang dijelaskannya pada pertemuan The British Association for the Advancement of Science di tahun 1839. Fuel cell yang dibuatnya terdiri atas elektrolit asam, keping platina serta tabung gas oksigen dan hidrogen, dan menggunakan prinsip reaksi balik terbentuknya air, dimana hidrogen dan oksigen akan bereaksi dalam larutan asam dan menghasilkan air dan listrik dengan arus sebesar 12 ampere dan tegangan 1,8 volt. Sel ini kemudian disebut sebagai Grove’s Battery atau batere Grove atau sel Grove.

Sejak saat itu sel groove banyak digunakan. Akan tetapi karena listrik yang dihasilkan sedikit dan tidak mencukupi lagi untuk kebutuhan listrik yang semakin membesar, maka lambat laun sel Grove mulai tergeser. Namun pun begitu sel Grove tetap menjadi dasar acuan pengembangan fuel cell selanjutnya.

Inovasi Fuel Cell lain

Temuan-temuan fuel cell selanjutnya bermunculan. Di tahun 1889, kata fuel cell pertama kali diperkenalkan oleh Ludwig Mond dan charles Langer yang mencoba membuat fuel cell yang dipakai untuk industri batubara. Walaupun sumber lain ada juga yang mengatakan bahwa kata fuel cell pertama kali dipakai oleh William White Jaques. Jaques juga adalah peneliti pertama yang memakai asam fosfat sebagai elektrolit.

Di tahun 1920 penelitian fuel cell di Jerman membuka jalan bagi pembuatan siklus karbonat dan fuel cell oksida padat seperti yang ada sekarang ini.

Di tahun 1932, seorang insinyur Francis T. Bacon memulai penelitian penting dalam fuel cell. Dulunya fuel cell menggunakan elektroda platina dan asam sulfat sebagai elektrolit dimana platina sangat mahal dan asam sulfat sangat korosif (membuat cepat berkarat). Disini Bacon mengembangkan katalis platina yang sangat mahal itu dengan sel oksigen dan hidrogen yang memakai elektrolit alkali yang tidak korosif serta elektroda yang tidak mahal. Penelitiannya berlangsung hingga tahun 1959. dalam pendemonstrasian model desainnya menghasilkan 5000 Watt yang dapat menghidupkan mesin pengelas. Fuel cell tersebut akhirnya disebut sebagai Bacon Cell.

            Seorang insinyur Allis-Chalmers Manufacturing Company, di bulan Oktober tahun 1959 mendemonstrasikan 20 traktor bertenaga kuda yang merupakan mesin pertama menggunakan fuel cell.

NASA menggunakan Fuel cell

            Sebuah produsen alat elektronik terkenal di Amerika, selama tahun 1960-an memproduksi tenaga listrik berbasis fuel cell  untuk NASA sebagai tenaga pesawat ruang angkasanya yaitu Gemini dan Apollo. Sistem fuel cell yang dipakai dalam alat ini berdasar pada sel Bacon. Sampai sekarang, tenaga yang dipakai dalam pesawat ruang angkasa tetap memakai fuel cell karena dengan fuel cell energi yang dipakai tidak terlalu ‘ribet’ seperti batere atau tenaga nuklir yang cukup riskan. Dalam hal penelitian teknologi fuel cell, NASA telah mendanai lebih dari 200 riset.

            Bis yang memakai teknologi fuel cell pertama kali diluncurkan pada tahun 1993, dan untuk mobil biasa di Eropa dan Amerika kini telah banyak dipakai. Sejumlah produsen mobil mewah dan produsen mobil kelas menengah juga mulai mengembangkan mobil yang memakai fuel cell ini, sejak tahun 1997.

            Sejak saat itu bermunculan temuan-temuan yang lebih mutakhir tentang mobil yang bertenaga fuel cell ini. Promosi yang dilakukan besar-besaran dengan mengedepankan ramah dan amannya emisi yang dihasilkan kendaraan sehingga lingkungan yang bebas polusi dan takkan mengganggu lingkungan, kemudian juga dapat diperbaharuinya bahan bakar yang akhirnya mengurangi pemakaian BBM. Ditambah lagi bermunculannya tempat-tempat penjualan bahan bakar ini, seperti adanya pom-pom hidrogen.

Mikroba untuk Fuel cell

            Tak hanya itu saja, teknologi  fuel cell yang ditemukan juga menjadi bervariasi, seperti ditemukannya fuel cell yang lebih efisien dalam menghasilkan gas hidrogen hingga jumlahnya semakin berlipat. Teknologi ini bahkan melibatkan proses fermentasi oleh mikroba yang sebelumnya sangat mustahil sekali didalam produksi bahan bakar. Teknologi ini berkembang sejak tahun 2000 yang kita kenal sebagai MFC atau Microbial Fuel Cell. MFC ini selain menghasilkan hidrogen yang banyak hingga 4 kali lipat dari fuel cell  biasa, substrat yang dipakai mikroba dalam berfermentasi adalah limbah rumah tangga, industri ataupun limbah pertanian yang tidak terpakai, sehingga selain yang dihasilkan  adalah gas hidrogen juga didapatnya produk akhir berupa air bersih yang tentu saja dapat dipakai untuk berbagai macam kebutuhan. Dan jelas hal ini bisa mengurangi sejumlah dana yang dipakai untuk pembersihan air limbah. Walaupun memang MFC ini belum dapat dipakai di dalam menghidupkan mobil seperti fuel cell sebelumnya. Namun, sejumlah pakar peneliti merasa optimis hal itu dapat terwujud karena penelitian ke arah itu sedang dalam pengembangan.

oleh Rudi Haryanto

dimuat di Harian Pikiran Rakyat Juli 2006