Rancang Bangun Model Proton Exchange Membrane (Pem) Fuel Cell

Abstract

PEM Fuel Cell membutuhkan hidrogen dan oksigen sebagai bahan utama untuk menghasilkan listrik. Tekanan dan suhu pada hidrogen dan oksigen serta besarnya arus yang dibutuhkan akan mempengaruhi daya yang dihasilkan. Semakin besar tekanan pada hidrogen dan oksigen maka akan menghasilkan tegangan yang semakin rendah. Semakin tinggi suhu oksigen dan oksigen maka akan menghasilkan tegangan yang semakin rendah. Dan semakin besar kuat arus yang dibutuhkan maka akan menghasilkan tegangan yang semakin rendah. Dalam simulasi Proton exchange membrane menggunakan simulink Matlab didapatkan bahwa ketika tekanan dinaikkan dari nol menjadi satu pada suhu dan tekanan yang tetap (suhu = 248K, arus = 5 A), maka akan terjadi penurunan tegangan yang cukup besar yang diakibatkan dari perubahan tekanan yang seimbang menjadi tidak seimbang. Menaikkan tekanan dari 1 menjadi 6 ATM tegangan akan turun dari 43,55V menjadi 42,26V. Dalam simulasi Proton exchange membrane menggunakan simulink Matlab didapatkan bahwa ketika suhu naik dari 323K menjadi 373K terjadi penurunan tegangan yang stabil secara bertahap yaitu tegangan yang jatuh sebesar 0.96 volt(Suhu = 248K, Kuat Arus 5 A). Grafik berbentuk landai, karena tidak terjadi perubahan pada ENernst yaitu tetap 1.44V , hal ini diakibatkan karena dalam keadaan ini yaitu masukkan tekanan hidrogen, oksigen serta keluaran air yang dihasilkan dalam tekanan yang sama yaitu 1 ATM menyebabkan entropy menjadi nol, sehingga ENernst yang berasal energi bebas Gibs menjadi sama dengan entalpinya saja tanpa dikurangi dari suhu dan entropinya. Dalam simulasi Proton exchange membrane menggunakan simulink Matlab didapatkan bahwa ketika arus dinaikkan dari nol menjadi sepuluh terjadi perubahan tegangan pada fuel cell (Suhu = 348K, Tekanan = 1 ATM), yaitu terjadi penurunan tegangan sebesar 6,93 Volt ketika kuat arus 1 ampere menjadi 10 ampere. Penurunan tegangan ini diakibatkan karena didalam fuel cell terdapat cairan elektroda yang membawa elektron ketika terjadi reaksi pemecahan hidrogen menjadi 2 buah ion positif hidrogen dan empat buah elektron. Besarnya arus yang mengalir akan sangat mempengaruhi kinerja dari elektroda serta katalis yang berfungsi memecah hidrogen menjadi sebuah energi.