SOFCs Untuk Teknologi Energi Yang Efisien

“Sel Bahan Bakar Oksida Padat” atau nama kerennya adalah “Solid Oxide Fuel Cells (selanjutnya dalam tulisan ini disingkat sebagai: SOFCs) memiliki potensial yang besar untuk dimanfaatkan dalam berbagai macam aplikasi baik yang bersifat stasioner maupun yang bersifat bergerak. Aplikasi stasioner dapat dipakai mulai dari pemenuhan kebutuhan residensil sampai pembangunan pembangkit tenaga listrik. Sedangkan aplikasi yang sifatnya bergerak, teknoligi ini dapat dipakai pada kapal laut, kapal ruang angkasa, dan juga otomotif.
SOFCs adalah sel elektrokimia yang dapat mengubah energi kimia menjadi energi listrik dari oksidasi bahan bakar (bahan bakar yang diperguanakan dapat berupa hidrokarbon maupun gas hydrogen). Reaksi antara bahan bakar dengan gas oksigen melibatkan serah terima electron sehingga dihasilkan arus listrik. Bila bahan bakar yang dipergunakan adalah gas hydrogen maka hasil samping reaksi ini adalah air, sehingga sumber energi dari SOFCs adalah energi yang ramah lingkungan oleh sebab itu SOFCs sekarang menjadi bahan penelitian yang berkembang untuk tujuan komersial.
Setiap satu sel SOFCs atau disebut juga sebagai modul terdiri 4 bagian utama yaitu anoda, elektrolit, katoda dan interkonektor. Interkonektor berada diantara anoda-elektrolit-katoda dan berfungsi untuk menghubungkan satu sel SOFCs dengan sel SOFCs yang lain sehingga energi listrik yang dihasilkan oleh setiap sel dapat digabungkan.
Untuk menghasilkan energi listrik dalam jumlah besar maka modul dirangkai satu sama lain dalam satu seri rangkain. Jadi rangkain keseluruhan SOFCs memiliki urutan sebagai berikut: Interkonektor-anoda-elektrolit-katoda-interkonektor-anoda-elektrolit-katoda-interkonektor dan seterusnya. Diantara modul harus terdapat pemisah (kita sebut sebagai:  seals) untuk memastikan tidak ada udara dan bahan bakar yang akan tercampur, bila hal ini terjadi maka akan mengurangi efisiensi dari sel bahan bakar SOFCs dan dapat mengakibatkan terjadinya reaksi pembakaran di dalam modul.
Peizhen (Kathy) Lu, asisten professor bidang ilmu bahan dan teknik material di Virginia Tech. menyatakan bahwa, “seals adalah permasalahan terbesar yang harus dihadapi dalam pengembangan SOFCs secara komersial” dan seals ini menjadi salah satu kelemahan  SOFCs yang harus segera dihadapi agar teknologi SOFCs ini dapat dikomersilkan.
Untungnya setelah melakukan riset yang panjang Lu berhasil menemukan suatu material berbahan dasar kaca yang dapat dijadikan sebagai seals  potensial. Seals dari material kaca ini memiliki kekuatan dan daya tahan yang panjang untuk dipakai dalam rangkaian SOFCs. Tak ayal lagi dengan penemuan ini maka Departemen Energi Amerika Serikat tak segan-segan menggelontorkan dana sekitar $365,000 untuk mengembangkan riset Lu.
Lu menyatakan bahwa agar SOFCs dapat beroperasi maka diperlukan sumber bahan bakar. Salah satu sumber bahan bakar yang menjanjikan menurutnya adalah gas hydrogen, disebabkan gas hydrogen adalah sumber energi yang paling bersih dan ramah lingkungan yang pernah ada. Permasalahannya, gas hydrogen yang  terdapat dialam jumlahnya terbatas.
“Kita harus mencari cara untuk mendapatkan sumber gas hydrogen” , kata Lu. Salah satu alternatif menurutnya adalah dengan menggunakan proses yang disebut sebagai “solid oxide elecrolyzer cell process”. Dengan proses ini gas buang berupa air dari SOFCs dapat diproses lagi untuk dihasilkan gas hydrogen dan oksigen. Gas hydrogen kemudian dapat digunakan lagi ke SOFCs dan gas oksigenya dapat dipakai untuk proses oksidasi gas hydrogen.
“Ketertarikan penelitian kami ada pada permasalahan yang timbul pada penggunaan material pada kondisi kritis untuk dapat menghasilkan energi listrik dan cara-cara untuk menghasilkan gas hydrogen dalam jumlah banyak dengan harga murah”, kata Lu yang juga merupakan seorang ahli dalam bidang desain material dan sintesis material.
Kata Miller yang merupakan Manager Lisensi Hak Intelektual Virginia Tech menyatakan,” Seal kaca yang telah ditemukan tersebut bebas dari barium oksida, kalsium oksida, magnesium, dan alkali oksida yang lain, sebagai tambahan seals tersebut hanya mengandung boron oksida dalam jumlah yang sangat sedikit sekali dan bahkan bisa diabaikan”.
Hal ini sangat penting mengingat sifat seals yang dipergunakan harus secara mekanis dan kimiawi kompatibel dengan berbagai macam oksida dan komponen logam sel bahan bakar mengingat penggunaan SOFCs selalu berulang dan melibatkan perubahan temperature dari temperature kamar ke temperature yang tinggi pada saat beroperasi yaitu sekitar 1,800 degrees F (1,000 C).
Referensi:
http://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090521184437.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Solid_oxide_fuel_cell
http://en.wikipedia.org/wiki/Regenerative_fuel_cell