Studi Eksperimen Dan Simulasi Cfd Karakteristik Arus-Tegangan Dan Arus-Daya Proton Exchange Membrane Fuel Cell

Oleh :
Muhammad Imam Saputra - I0407046 - Fak. Teknik

Fuel cell merupakan salah satu alat konversi energi yang langsung mengubah energi kimia menjadi energi listrik dengan efisiensi yang tinggi dan ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik arus-tegangan dan arus-daya dari fuel cell J101 serta parameter-parameter yang berpengaruh pada efisiensi fuel cell. Penelitian ini terdiri dari dua tahap yaitu eksperimen dan simulasi dengan CFD (Computational Fluid Dynamic). Eksperimen menggunakan fuel cell J101 yang merupakan perangkat fuel cell jenis PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel cell) produk dari H-tec dengan luas penampang membran fuel cell adalah 4 cm2. Bahan bakar (H2 dan O2) hasil elektrolisis ditampung di gas storage kemudian direaksikan pada fuel cell. Reaksi ini menghasilkan produk berupa listrik dan panas. Karakteristik dan efisiensi fuel cell diuji dengan memberi hambatan yang berbeda-beda sehingga dihasilkan arus dan tegangan yang bervariasi. Hasil dari penelitian ini menunjukkan bahwa fuel cell J101 dapat menghasilkan daya tertinggi sebesar 556 mW pada arus 1335 mA dan tegangan 416,75 mV. Efisiensi energi tertinggi adalah 57,8% pada arus 55,48 mA dan tegangan 787,62 mV. Hasil simulasi CFD menunjukkan kesamaan kurva karakteristik I-V dan I-P dengan hasil eksperimen. Untuk bahan-bakar hidrogen murni, tidak terlihat adanya pengaruh dari porositas katalis dan gas diffusion layer terhadap arus yang dihasilkan fuel cell. Adanya kenaikan temperatur kerja fuel cell dari 30°C, 50°C, dan 75°C menyebabkan penurunan arus yang dihasilkan oleh fuel cell. Hasil scale up menunjukkan bahwa perbesaran luas membran dua kali lipat dapat meningkatkan daya maksimum hingga dua kali lipat.