## Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha
p-ISSN: 2614-1876, e-ISSN: 2614-1884

## Kajian Penerapan Sistem Fuel Cell Sebagai Sumber Energi Alternatif Ramah Lingkungan Pada Kendaraan Bermotor
Study on Application of Fuel Cell System as Alternative Energy Source Environmentally Friendly Motor Vehicles
Erwin 1 , Rico Fernanda 2 , Malvin Dharma P. 3 , Navis Faiq R. 4 , Izza Rafi K 5
1 Program Studi Teknik Mesin, Universitas Darma Persada, Jakarta. Indonesia 2345 Program Studi Teknologi Pulp dan Kertas, Institut Teknologi Sains Bandung, Bekasi, Indonesia
e-mail: Erwin.dosen@gmail.com

## Abstrak
Fuel cell merupakan perlengkapan konversi tenaga yang menggunakan prinsip elektrokimia yang mereaksi hidrogen dan oksigen menjadi air. Fuel cell dapat memproduksi listrik seiring dengan  ketersediaan  suplai  dari  bahan  bakar  eksternal,  sehingga  sifatnya  bertentangan dengan penggunaan dari baterai. Karya ilmiah ini mengkaji mengenai topik pengaplikasian sistem  fuel  cell  pada  kendaraan  bermotor  sebagai  salah  satu  bentuk  alternatif  ramah lingkungan untuk menanggulangi dampak buruk penggunaan BBM yang berlebihan. Metode yang  digunakan  pada  kajian  ini  yaitu  deskripsi  kualitatif  dan  didasarkan  pada  tinjauan beberapa  artikel  penelitian  terdahulu  disertai  dengan  literatur  yang  relevan.  Berdasarkan penelusuran  dan  pengkajian  dari  beberapa  referensi  terdahulu,  maka  dapat  diperoleh beberapa kesimpulan, antara lain pengolahan gas hidrogen fuel cell ialah suatu tahapan awal sebelum gas tersebut dimasukkan ke dalam sistem fuel cell untuk dijadikan sebagai bahan bakar,  proses  reforming  ialah  suatu  tahapan  alternatif  yang  menggunakan  gas  metanol sebagai  bahan  bakar  fuel  cell  untuk  menghindari  kendala-kendala  yang  ditimbulkan  gas hidrogen, dan sistem thermal fuel cell ialah suatu tahapan yang digunakan untuk mengatur suhu agar sistem fuel cell tidak cepat rusak akibat panas yang ditimbulkan dari hasil samping kinerja sistem tersebut.
Kata kunci: Energi alternatif; fuel cell ; ramah lingkungan.

## Abstract
A fuel cell is a power conversion device that uses an electrochemical principle that reacts hydrogen and oxygen into the air. Fuel cells can produce electricity and the availability of an external fuel supply so that it is suitable for the use of the battery. This scientific work examines the application of fuel cell systems in motorized vehicles as an environmentally friendly alternative form to overcome the adverse effects of  excessive use of  fuel. The method used in this study is descriptive and is based on several previous research articles with relevant literature. Based on the search and study of several previous
references, several conclusions can be drawn, including the processing of hydrogen fuel cells is a stage before  the  gas  is  introduced  into  the  fuel  cell  system  to  be  used  as  fuel.  The  reform  process  is  an alternative stage that uses gas. The thermal fuel cell system is used to regulate the temperature so that the fuel cell system is not quickly damaged due to heat generated from the by-product of the system's performance. Methanol is a fuel cell fuel to avoid the constraints caused by hydrogen gas.
Keywords : Alternative energy; eco-friendly; fuel cell.

## 1. P ENDAHULUAN
Energi fosil merupakan sumber energi yang paling sering digunakan, penggunaanya dalam bentuk BBM (Bahan Bakar Minyak). Saat ini Indonesia sangat bergantung pada energi fosil (Wiratmini, 2019). Sekitar 95% penggunaan energi di Indonesia masih bersumber dari energi fosil (Rahman, 2013). Indonesia  sampai sekarang belum dapat memanfaatkan secara signifikan penggunaan energi terbarukan (Gusti, 2008). Energi fosil diperkirakan akan habis beberapa  tahun  yang  akan  datang.  Di  samping  energi  ini  akan  habis,  dampak  terhadap lingkungan  sekitar  justru  semakin  berbahaya.  Emisi  gas  rumah  kaca  yang  berasal  dari pembakaran  BBM  berakibat  pada  peningkatan  suhu  global  yang  menyebabkan perubahan iklim (Sulistyono, 2016). Banyak pabrikan kendaraan dunia seperti VW grup, General Motor, Ford, BMW dan Honda yang akan menghentikan penjualan kendaraan internal combustion engine  mereka  dan  beralih  menuju  teknologi  terbarukan  (France-Presse,  Grzelewski,  Gold, 2021).  Oleh  karena  itu,  untuk  menanggulangi  kasus  tersebut,  masyarakat  Indonesia memerlukan  tenaga  alternatif  yang  keberadaannya  bisa  menggantikan  bahan  bakar  fosil. Salah satu tenaga alternatif yang dimaksudkan merupakan pemakaian fuel cell. Hal ini juga sesuai dengan agenda tujuan pembangunan berkelanjutan dengan melestarikan lingkungan yang bermanfaat bagi masyarakat luas (Erwin, 2021).
Fuel cell merupakan perlengkapan konversi tenaga yang menggunakan prinsip elektrokimia yang mereaksi hidrogen dan oksigen menjadi air. Reaksi elektrokimia antara hidrogen dan oksigen menciptakan air, panas, dan tenaga listrik pada prosesnya (Harahap, 2018). Listrik dapat diproduksi fuel cell secara berkepanjangan seiring dengan ketersediaan pasokan bahan bakar eksternal, dan bertentangan dengan baterai yang menggunakan prinsip penyimpanan energi (Edric, 2019).
Pemakaian  fuel  cell  pada  perlengkapan transportasi  mulai  banyak  dilakukan  penelitian  di Amerika Serikat, Eropa, Jepang serta sebagian negeri industri baru. Sistem fuel cell dicoba diterapkan pada jenis kendaraan semacam bis, mobil, skuter, serta kendaraan militer semacam kapal laut dan kapal selam (Chandrasa, 2006). Kelebihan utama sistem fuel cell adalah tidak menghasilkan  polutan,  limbah  beradiasi  serta  tidak  berisik  (Damisih,  2016).  Semakin berkembangnya teknologi, fuel cell bisa bersaing sebab terdapat tendensi yang sangat kuat yaitu  harga  serta  kerapatan  tenaga  yang  dihasilkannya  bisa  bersaing  dengan  pembangkit listrik BBM maupun nuklir sekalipun (Hasan, 2007). Yang mana sangat sulit dicapai dengan energi  terbarukan lainnya.
Aplikasi teknologi fuel cell yang sangat terkini adalah uji coba fuel cell pada kapal Yanmar di Oita, Jepang pada 25 Maret 2021 (Millikin, 2021) . Fuel cell menggunakan gas hidrogen serta gas oksigen buat mekanisme konversi energinya. Semenjak tahun 1970, Kementerian Tenaga Amerika sudah melaksanakan studi jenis Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC) untuk keperluan militer dan energi serta saat ini tahapannya sudah merambah sesi komersialisasi. Sebaliknya di  Eropa,  pertumbuhan  teknologi  fuel  cell  disuport  oleh  negeri  Uni  Warga  Eropa  serta bermacam  pihak  swasta.  Demikian  pula  di  Jepang,  berbagai  organisasi  publik  dan  swasta menyuport pengembangan teknologi fuel cell (Behling, 2012). Tujuan dari kajian ini adalah
mengkaji energi alternatif fuel cell pada kendaraan bermotor sebagai pengganti energi fosil sehingga dapat mengurangi dampak buruk penggunaan bahan bakar fosil.

## 1.1 Fuel Cell
Fuel cell atau dalam bahasa Indonesia disebut sel bahan bakar adalah suatu perangkat elektrokimia yang secara kontinu mengkonversikan energi kimia menjadi energi listrik (Fuel Cell  Handbook,  2004).  Fuel  cell  memiliki  fungsi  yang  menyerupai  baterai,  tetapi  ada perbedaan yang membedakan keduanya. Perbedaan utama antara fuel cell dan baterai ialah cara  kerja  suplai  energi,  dan  fuel  cell  tidak  mengandung  energi.  Namun,  untuk  terus memperoleh energi melalui reaksi kimia yang berkelanjutan, fuel cell harus terus diisi dengan reagen.  Sementara  itu,  baterai  sekadar  menyimpan  energi,  dan  energi  maksimal  yang didapatkan bergantung pada jumlah reagen yang disimpan dalam baterai. Gas oksigen dan gas hidrogen ialah bahan bakar yang diperlukan oleh fuel cell untuk menghasilkan energi. Prinsip kerja ini serupa dengan sebuah mesin internal combustion engine yang memerlukan reaksi antara bahan bakar minyak dan oksigen untuk mengubah energi kimia menjadi energi mekanik.

## Gambar 1. Diagram PEM Fuel Cell (Sumber: airbus.com)

## 1.2 Sejarah Fuel Cell
Proses pembalikan elektrolisis air yang menjadi awal mula fuel cell ditemukan oleh cendekiawan  yang  bernama  Sir  William  R.  G.  pada  tahun  1839.  Menggunakan  elektroda berupa platina dan menghasilkan arus sebesar 12 ampere serta tegangan sebesar 1,8 volt (Fuel Cell Handbook, 2004). Terdiri dari elektrolit asam, keping platina, serta silinder dengan gas oksigen dan hidrogen. Di tahun 1889 Ludwig Mond dan Charles Longer melakukan penelitian dan menciptakan istilah fuel cell untuk pertama kalinya. Untuk memaksimalkan mesin awal, pada tahun 1932 seorang peneliti bernama Francis Bacon mulai meneliti fuel cell memakai KOH sebagai elektrolitnya. Sebelumnya, fuel cell memakai elektroda asam sulfat dan platina sebagai elektrolit. Namun kelemahan kedua bahan tersebut adalah platina sangat mahal dan asam  sulfat  sangat  korosif.  Bacon  mengembangkan  fuel  cell  sebelumnya  dengan menggunakan sel hidrogen dan oksigen, serta menggunakan elektrolit alkali yang non korosif dan  elektroda  nikel  murah.  Bacon  berhasil  mengembangkan  fuel  cell  hidrogen-oksigen tersebut pada 1959 dengan efisiensi sebesar 60% dan bernama Bacon Cell atau Alkaline Fuel Cell (AFC) yang kita kenal sekarang. Sejak 1950, NASA Amerika Serikat telah menggunakan fuel cell AFC agar memenuhi kebutuhan listrik program luar angkasanya, yaitu roket Apollo dan Gemini (Suhada, 2001).

## 1.3. Perkembangan Fuel Cell
Sel bahan bakar telah dibeberkan sejak lama dibeberapa negara maju seperti Jerman, Jepang,  Inggris,  dan  Amerika  Serikat.  Pembuat  mobil  seperti  General  Motors  (GM) meluncurkan prototipe mobil dengan menggunakan bahan bakar hidrogen. Mobil ini mampu melaju hampir 500 kilometer tanpa mengisi bahan bakar. Perusahaan Kanada, Astris Energy, pada  September  2004  memperkenalkan  generator  fuel  cell  yang  bernama  Generator  AFV portabel E8. Pembangkit listrik memiliki output sebesar 2,4 kW dengan tegangan mencapai 48 VDC (Shepard, 2004).
Pengembangan  fuel  cell  di  Jepang  dimulai  pada  tahun  2005  dan  dipertimbangkan sekitar 600 fuel cell telah dipasang dalam standar domestik. Saat menggunakan fuel cell, tidak dibutuhkan kabel listrik dari pembangkit listrik menuju rumah, maka tidak ada kehilangan energi.  Selain  dipakai  sebagai  sumber  energi  dalam  negeri,  fuel  cell  telah  banyak  dipakai antara  lain  pada  ponsel  yang  dilengkapi  dengan  berbagai  fitur  yang  mendukung  (JETRO Japan Economic Report, 2006).
Samsung meningkatkan teknologi DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) pada pertengahan 2007 dan telah diluncurkan untuk umum pada akhir Desember 2006. Ukurannya telah dikurangi menjadi 15cm x 5cm x 5cm. Daya totalnya sekitar 1,2 x 1000 W dan daya keluarnya 2 x 10 W (Stevens, 2009).

## 1.4. Sistem Fuel cell
Secara umum pembangkit listrik pada sistem fuel cell dibagi menjadi 4 sub sistem, yakni :    Proses  fuel,  Pembangkit  sel  bahan  bakar,  Pemulihan  panas  (heat  recovery)  dan Pengkondisian  daya  (AC-DC  inverter).  Proses  fuel  memiliki  fungsi  untuk  mengonversikan fuel (propana, batu bara, metanol, gas alam,dan lain-lain) menjadi gas hidrogen. Pada saat proses  elektrokimia  berlangsung,  maka  fuel  cell  stack  yang  berada  di  sub  sistem  akan menyebabkan adanya arus listrik. Di lain sisi, pada unit power conditioning memiliki fungsi untuk  mengonversikan  menjadi  arus  bolak-balik  (AC)  dari  yang  sebelumnya  arus  searah (DC). Proses elektrokimia merupakan suatu proses yang sangat penting pada sub sistem fuel cell. Mekanisme ini penting dikarenakan redoks gas hidrogen akan menunjukkan seberapa efisien arus listrik yang diperoleh. Hal ini sangat berkaitan dengan beberapa segmen utama agar menjadi aliran proton-elektron, aliran gas, reduksi-oksidasi gas sehingga efisiensi dari sistem pembangkit listrik dapat terwujud (Ratnasari, 2016).

## 1.4.1. Membran Elektrolit
Segmen ini memiliki lubang kecil sehingga atom hidrogen tidak dapat menuju lubang pada  membran.  Membran  elektrolit  merupakan  tempat  pertukaran  proton  (H+)  dengan mekanisme pertukaran ion yang terdapat dalam strukturnya, maka dari itu  konduktivitas proton yang diperlukan pada keadaan humidified membrane adalah 20 x 10- 3 S⁄cm (dengan resistensi sebesar 5 x 10-2 ohm cm2 dan membran setebal 0,5 mm). Disisi lainnya, stabilitas serta daya tahan pada unsur kimia dan temperatur (±300 OC) sangat mempengaruhi kinerja dari arus yang akan diperoleh (Hasan, 2007).

## 1.4.2. Katalis
Di segmen ini terjadi proses redoks dalam suatu gas yang akan memperoleh elektron dan proton. Ketebalan segmen yang diharapkan berkisar antara 5 – 50 mikrometer bertujuan agar memberikan kaitan yang baik pada membran, sehingga proses pemindahan proton dapat berjalan  dengan  baik.  Sehubungan  dengan  proses  redoks  dan  katode  berupa  air  yang terbentuk selama proses reaksi, komponen ini harus bersifat hidrofobik, konduktif proton dan juga  konduktif  elektron.  Oleh  sebab  itu,  proses  menggabungkan  ketiga  bahan  ini membutuhkan keterampilan dan ilmu pengetahuan, dan itu tidaklah mudah (Nuriana, 2017).

## 1.4.3. Gas diffuser ( Backing electrode )
Segmen  ini  mempunyai  ketebalan  berkisar  antara  100 – 300  mikrometer,  sehingga bersentuhan  langsung  dengan  lapisan  katalis.  Oleh  sebab  itu,  komponen  ini  bersifat hidrofobik, konduktif elektron yang terbuat dari bahan berpori dan dapat mendistribusikan gas, air serta mentransfer sejumlah elektron (Hasan, 2007).

## 1.4.4. Current collector
Segmen ini terletak di luar sel utama yang  menyimpan machine gas flow field, yaitu plate current collector. Ciri-ciri penting dari current collector ini ialah impermeable terhadap gas, konduktif elektron, dan dapat mendistribusikan gas (Hasan, 2007).

## 1.5. Pembagian Jenis Fuel cell
Sel  bahan  bakar  juga  dapat  bersaing  sebagai  sumber  energi  alternatif  yang  bisa digunakan sebagai pembangkit listrik di kalangan otomotif, dan tiga opsi daya standar yang saat  ini  bersaing  untuk  memberi  daya  pada  mesin  baterai  isi  ulang  (rechargeable),  mesin hibrida, dan mesin pembakaran internal (Hasan, 2007). Tergantung pada elektrolitnya,  fuel cell secara umum dapat dibagi menjadi 4 macam, yakni : PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell); MCFC  (Molten  Carbonate  Fuel  Cell);  SOFC  (Solid  Oxide  Fuel  Cell); SPEFC  (Solid  Polymer Electrolyte  Fuel  Cell).  Pembangkit  listrik  bertipe  Phosphoric  Acid  Fuel  Cell,  kondisi teknologinya telah mencapai tahap semi komersial dengan kapasitas mulai dari 50 kW hingga 11  MW,  terutama  di  Jepang,  Eropa  dan  Amerika  Serikat.  Hambatan  yang  dihadapi  ialah komersialisasi  yang  dimana  daya  tahan  dan  biaya  perawatan  cukup  tinggi  dari  cell  stack (Ratnasari, 2016).
Untuk pembangkit listrik bertipe SOFC, kondisi teknologinya hanya eksperimental, dengan kapasitas mulai dari 1 kW hingga 2,5 x 10 kW yang diproduksi oleh negara Italia, Amerika Serikat, dan Jepang. Hambatan yang didapat pada proyek eksperimental meliputi kepadatan energi yang rendah dan cell material sintering (Ratnasari, 2016). Untuk pembangkit listrik  bertipe  MCFC,  kondisi  teknologinya  sedang  dalam  tahap  uji  coba  dengan  kapasitas mulai  dari  30  kW  hingga  1  MW  (Italia,  Amerika  Serikat  dan  Jepang).  Selain  sebagai pembangkit listrik, tipe ini juga memiliki fungsi sebagai kogenerasi. Hambatan yang didapat pada pengujian ialah pelarutan katoda dalam elektrolit, penurunan tegangan, serta ketahanan material  pada  temperatur  tinggi  (Hasan,  2007).  Untuk  pembangkit  listrik  bertipe  SPEFC, digunakan untuk kendaraan (mobil, bus, kapal). Kondisi teknologi tipe ini baru dalam tahap uji coba dengan kapasitas mulai dari 21 kW hingga 105 kW. SPEFC ini dapat dikembangkan untuk sistem hibrida berbahan bakar hidrogen (Hasan, 2007).

## 1.6. Penerapan sistem fuel cell di sektor transportasi
Sebuah  kendaraan  terkait  erat  pada  berat  keseluruhan  kendaraan  dan  bahan  bakar yang  dipakai  adalah  bahan  sistem  yang  mempengaruhi  berat  keseluruhan  dan  kinerja kendaraan.  Sebagaimana  terlihat,  hidrogen  sebagai  energi  alternatif  ialah  senyawa  yang mudah terbakar dan akhirnya akan menjadi sumber energi yang efisien, potensial, dan juga bersih.  Jika  hidrogen  dipakai  sebagai  bahan  bakar  fuel  cell,  kendaraan  yang  menerapkan teknologi  fuel  cell  lebih  ringan  daripada  kendaraan  yang  menggunakan  bahan  bakar  lain sebagai sumber daya. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa energi per satuan berat lebih besar (Ratnasari, 2016).
Pengembangan kendaraan listrik menggunakan baterai konvensional dinilai kurang handal karena jarak tempuh yang lebih dekat dan durasi pengisian baterai lebih lama dibandingkan kendaraan umum. Namun, teknologi dan peningkatan fuel cell dapat mengatasi masalah jarak tempuh dan pengisian daya baterai. Selain tangki penyimpanan gas hidrogen, berbagai jenis prototipe kendaraan listrik, menggunakan reformer yang mengubah campuran metana dan
air  menjadi  gas  hidrogen.  Misalnya,  penggunaan  fuel  cell  pada  kendaraan  listrik  (Hasan, 2007).
Kendaraan listrik fuel cell pada prinsipnya mirip dengan kendaraan listrik yang ada, tetapi menggunakan  pembangkit  listrik  fuel  cell  dan  perangkat  penyimpanan  gas  hidrogen. Pengatur daya juga diperlukan untuk mengontrol suplai daya ke fuel cell, super kapasitor digunakan sebagai penstabil pasokan arus, dan baterai berkapasitas rendah juga bisa untuk sistem hibrida. Chopper DC menyesuaikan besar tegangan yang diberikan pada motor listrik sesuai  keinginan  pengguna  untuk  mencapai  kecepatan  mesin  yang    bervarian,  kemudian putaran mesin ditransfer ke diferensial / roda (Hasan, 2007).

## 2. METODE
Karya  ilmiah  ini  mengkaji  beberapa  artikel  terkait  dengan  topik  mengenai pengaplikasian sistem fuel cell pada kendaraan bermotor sebagai salah satu bentuk alternatif ramah lingkungan untuk menanggulangi dampak buruk penggunaan BBM yang berlebihan. Kajian  ini  didasarkan  pada  tinjauan  beberapa  artikel  penelitian  terdahulu  disertai  dengan literatur yang relevan. Maka dari itu, metode kajian ini bersifat deskripsi kualitatif. Penelitian ini  menganalisis  suatu  data  dengan  menggabungkan  beberapa  data  yang  berpacu  pada peneliti terdahulu (Sugiono, 2013). Tujuan penggunaan metode deskripsi kualitatif ini adalah untuk  memberikan  gambaran  secara  sistematis,  faktual  dan  akurat  tentang  fakta  atau fenomena mengenai topik pembahasan yang diteliti.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Proses Pengolahan Gas Hidrogen untuk Fuel Cell

## 3.1.1. Penggunaan Fuel Cell di Sektor Transportasi dan  Pembangkit Ramah Lingkungan (Hasan A, 2007)
Pada  penelitian  ini  dinyatakan  bahwa  metode  elektrolisis  air  yang  dihubungkan dengan energi listrik merupakan salah satu proses produksi hidrogen yang saat ini banyak digunakan.  Dekomposisi  air  pada  metode  ini  terdapat  dua  macam  reaksi  pada  dua  jenis elektroda. Pada proses ini oksigen diproduksi pada anode (+) dan hidrogen pada katode (-), selain  itu  di  proses  ini  juga  terjadi  perpindahan  muatan  dengan  aliran  ion.  Agar  dapat mengontrol  gas  yang  dihasilkan  tetap  terpisah,  maka  kedua  zona  reaksi  dibatasi  oleh separator konduktif ion.

## 3.1.2. Pengganti Motor Bakar Menggunakan Fuel Cell  Pada Kendaraan (Suhada H, 2001)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa sebelum gas hidrogen masuk ke sistem fuel cell harus ditampung terlebih dahulu di dalam tangki yang bertekanan sebesar 25 MPa. Setelah itu, gas hidrogen ini akan dialirkan menggunakan sebuah pipa dan katup pressure regulator yang berfungsi untuk membuat tekanannya menjadi 69 kPa. Sebelum disalurkan masuk ke dalam fuel cell, kelembaban hidrogen wajib dikontrol terlebih dahulu, hal ini karena air yang nantinya  ikut  masuk  akan  merusak  sistem  fuel  cell  tersebut.  Berdasarkan  penelitian  ini, kelembaban yang dibutuhkan sebesar 60% dengan ditetapkannya suhu 60°C. Agar air tidak masuk  ke  fuel  cell,  maka  perlu  menggunakan  water  separator  yang  berfungsi  untuk mengangkat air dari aliran gas hidrogen.

## 3.1.3. Penggunaan Fuel Cell Untuk Menghasilkan Energi Abad 21 (Suhada H, 2001)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa hidrogen merupakan suatu bahan bakar yang bersifat  “low  density  energy”,  maka  dari  itu  untuk  memperoleh  energi  yang  cukup dibutuhkan  kadar  hidrogen  yang  cukup  besar.  Untuk  memperoleh  hidrogen  yang  cukup besar, maka perlu dilakukan reaksi dengan uap air. Selama proses pembersihan gas, bagian-
bagian seperti belerang, klorin, dan debu yang semula terkandung dalam bahan bakar akan dibersihkan, sedangkan gas yang tidak diinginkan seperti CO diubah selama pengkondisian. Hasil akhir dari mekanisme ini berupa  feed gas dan dapat digunakan dalam fuel cell.

## Gambar 2. Proses Pengolahan Hidrogen

## 3.2. Proses Pengolahan Hidrogen
3.2.1.  Peran  Hidrogen  Pada  Aplikasi  Fuel  Cell  Dalam  Infrastruktur  Ekonomi  (Rosyid A.O.O, 2009)
Pada  penelitian  ini  dinyatakan  bahwa  hidrogen  tidak  dapat  ditemui  secara  bebas seperti gas lain yang ada di alam, sehingga perlu untuk memisahkan hidrogen dari unsur- unsur lain. Hidrogen secara umum dapat diperoleh dengan mengekstraksi dari hidrokarbon fosil dengan proses kimia. Selain itu, hidrogen juga bisa diperoleh dari air dengan produksi biologis,  elektrolisis  serta  reduksi  kimia.  Setiap  wilayah  dari  suatu  negara  maupun  dunia memiliki sejumlah sumber daya yang tersedia untuk memproduksi hidrogen.

## 3.3. Proses Reforming

## 3.3.1. Steam Reforming Gas Alam Utuk  Produksi Hidrogen(Alimah S, 2016)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa pada industri otomotif, gas hidrogen juga bisa dipakai  selaku  fuel  cell  guna  kendaraan.  Di  zaman  sekarang,  pembuat  kendaraan  telah sanggup  merancang  kendaraan  berbahan  bakar  hidrogen  pada  standar  komersial.  Tidak hanya  itu,  pemerintah  sudah  merespons  pembeberan  proses  penciptaan  batu  bara  berupa liquid selaku sumber tenaga alternatif, lewat Inpres Nomor. 2/2006. Dalam proses penciptaan batu  bara  liquid  diperlukan  hidrogen  buat  proses  hidrogenasi.  Maka  dari  itu,  bermacam utilitas dari hidrogen, hingga variasi pada proses penciptaan hidrogen lebih dibutuhkan di zaman yang akan datang.

## 3.3.2. Penggunaan Fuel Cell Untuk Menghasilkan Energi Abad 21 (Suhada H, 2001)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa setelah melalui proses pengolahan gas hidrogen, terdapat  reaksi  yang  tecipta  antara  bahan  bakar  seperti  metana,  metanol,  dan  nafta  yang
ditambahkan uap air dalam proses reforming, maka akan mengasilkan feed gas atau hidrogen, berikut reaksi kimianya :
- Reforming gas bumi (metana) 〖 CH 〗 _4 + H_2 O → CO + 3H_2 - Reforming metanol (methyl alcohol) 〖 CH 〗 _3 OH + H_2 O → 〖 CO 〗 _2 + 3H_2 - Reforming nafta C_n H_m + 〖 nH 〗 _2 O → nCO + (n+m/2 ) H_2 - Reaksi sampingan dan reaksi lanjutan CO + H_2 O → 〖 CO 〗 _2 + H_2 CO + 3H_2 → 〖 CH 〗 _4 + H_2 O

## Gambar 3. Proses Reforming

## 3.3.3. Pengganti Motor Bakar Menggunakan Fuel Cell  Pada Kendaraan (Suhada H, 2001)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa sebagai bentuk untuk mencegah hambatan yang dihasilkan gas hidrogen, maka bisa diubah menggunakan metanol, yang memiliki sifat cair pada kondisi lingkungan  (<337,65°K). Sifat lainnya dari metanol, antara lain : bersifat asam, mudah menguap dan mudah terurai jika ditambahkan air . Maka dari itu untuk menyimpan metanol perlu digunakan tangki khusus yang rapat. Sebelum gas hidrogen terbentuk, maka metanol harus dicampur dengan uap air di dalam reformer disertai sebuah katalisator.

## 3.4. Sistem Thermal untuk Mengatur Temperatur Fuel Cell
3.4.1. Pengganti Motor Bakar Menggunakan Fuel Cell  Pada Kendaraan (Suhada H, 2001)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa panas merupakan hasil samping dari sistem fuel cell,  jika  panas  yang  dihasilkan  berlebih  dapat  merusak  fuel  cell,  sehingga  panas  yang dihasilkan harus dikeluarkan. Pada tabung reservoir diisi dengan air dingin, setelah itu akan memasuki proses dioinized, kemudian air masuk ke fuel cell untuk dikurangi panasnya, lalu dibuang  gasnya  menggunakan  heat  exchanger.  Dengan  ini  penggunaan  fuel  cell  dapat bertahan lebih lama. Kualitas bahan bakar dan udara juga perlu diperhatikan. Air dan panas perlu dikeluarkan secara kontinu, karena air dan panas merupakan produk samping dari fuel cell.

## Gambar 4. Rangkaian komponen heat exchanger fuel cell

## 3.5. Kelengkapan Penerus Energi (Drive Train)

## 3.5.1. Pengganti Motor Bakar Menggunakan Fuel Cell  Pada Kendaraan (Suhada H, 2001)
Pada penelitian ini dinyatakan bahwa komponen pada sistem fuel cell berbeda dengan kendaraan konvensional, karena tenaga yang dihasilkan berupa listrik. Bahan bakar pada fuel cell  stack  bersumber  dari  tabung  hidrogen    dan  oksigen  yang  didapatkan  dari  kompresor udara.  Poros  roda  dapat  berputar  ketika  transaxle  diganti  dengan  tenaga  mekanik,  yang berasal dari tenaga listrik pada boost conventer .
Gambar 5. Fuel Cell Power Train (Sumber: dsm.com)
Tegangan listrik pada fuel cell lebih rendah dibandingkan dengan motor bakar, yaitu 60- 110V , maka digunakan  boost converter, sebagai interface dan beban fuel cell. Beban yang digunakan  disesuaikan  dengan  kebutuhan,  supaya  meningkatkan  efisiensi  sistem.  Motor dapat berputar karena arus DC dari fuel cell diubah menjadi arus AC menggunakan Traction inverter  .  Sistem  transaxle  yang  digerakkan  motor  listrik  diubah  seperti  tenaga  penggerak mekanis yang bisa memutar poros roda, digunakanlah Vehicle Interface Module (VIM) untuk mengendalikan  kendaraan,  termasuk  pengaturan  kecepatan,  pengereman,  posisi  jalur, berhenti, mundur, maju, netral. Untuk mengetahui keadaan tegangan, temperatur, tekanan, speedometer, tachometer, dapat menggunakan impuls.
Gambar 6. Drive Train Toyota Mirai (Sumber: ft.com)

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  penelusuran  dan  pengkajian  dari  beberapa  referensi  terdahulu  terkait penggunaan fuel cell sebagai salah satu energi alternatif, diperoleh beberapa proses dan sistem dalam penerapannya seperti: Fuel cell merupakan sebuah perangkat elektrokimia yang secara kontinu mengkonversikan energi kimia menjadi energi listrik. Pengolahan gas hidrogen fuel cell bekerja melalui tahapan awal sebelum gas tersebut dimasukkan ke dalam sistem fuel cell untuk  dijadikan  sebagai  bahan  bakar.  Proses  reforming  menjadi  tahapan  alternatif  yang menggunakan gas metanol sebagai bahan bakar fuel cell untuk menghindari kendala-kendala yang  ditimbulkan  gas  hidrogen.  Sistem  thermal  fuel  cell,  tahapan  yang  digunakan  untuk mengatur suhu agar sistem fuel cell tidak cepat rusak akibat panas yang ditimbulkan dari hasil samping  kinerja  sistem  tersebut.  Penerus  energi  (drive  train)  fuel  cell  salah  satu  alat  yang digunakan  untuk  mengantisipasi  transformasi  yang  ekstrem  pada  sistem  fuel  cell,  karena sistem ini sangat berbeda dengan motor bakar yang lainnya.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih  yang  sebesar-besarnya  kepada  Ketua  Program Studi  Teknologi  Pulp  dan  Kertas  Ibu  Ni  Njoman  Manik  Susantini,  ST.,  MT.,  Sekretaris Program  Studi  Teknologi  Pulp dan  Kertas  Ibu  Nurul  Ajeng  Susilo,  S.Si.,  MT.,  dan  seluruh Pengajar  di  Program  Studi  Teknologi  Pulp  dan  Kertas  Ibu  Rachmawati  Apriani,  ST.,  MT., Bapak  Dr.  Edwin  K.  Sijabat,  ST.,  MT.,  dan  Bapak  Ir.  Tri  Prijadi  Basuki  yang  telah  banyak memberikan masukan dan pandangan dalam penyelesaian penelitian ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Agence France-Presse. EVS ARE THE FUTURE: A LIST OF ALL CARMAKERS WHO HAVE DECIDED TO PHASE OUT ICE VEHICLES AND GO ELECTRIC, (Online), 25 Juni 2021 (https://www.firstpost.com/tech/news-analysis/evs-are-the-future-a-list-of-all- carmakers-who-have-decided-to-phase-out-ice-vehicles-and-go-electric-9744401.html, diakses 1 November 2021).
Airbus.com.  (2020).  Hydrogen  fuel  cells,  explained,  (Online),  15  Oktober  2020 (https://www.airbus.com/en/newsroom/news/2020-10-hydrogen-fuel-cells- explained, diakses 14 Januari 2022).
Alimah  S,  Dewita  E  &  Priambodo  D.  (2016).  Aspek  Termodinamika  Produksi  Hidrogen dengan Proses Steam Reforming Gas Alam.
Behling,  N.  H.  (2013).  Strengths  and  Weaknesses  of  Major  Government  Fuel  Cell  R&D Programs. Fuel Cells, 601 – 619. doi:10.1016/b978-0-444-56325-5.00008-9
Behling, N. H. Fuel Cells Current Technology Challenges and Future Research Needs, Noriko Hikosaka Behling,2013.
Bin,  Yu.  Tamim  Peter  Sidiki.  Material  solutions  to  increase  tank-to-wheel  efficiency  & reliability  of  fuel  cells,  (Online),  10  April  2020  (https://www.dsm.com/engineering- materials/en_US/blog/material-solutions-increase-tank-to-wheel-efficiency- reliability-of-fuel-cells.html, diakses 14 Januari 2022).
Chandrasa,  G.  T.,  Zuhal,  Rinaldy,  &  Hoetman,  A.  R.  FUELCELL  HIDROGEN  TIPE  PEM SEBAGAI  SUMBER  ENERGI  MOBIL  LISTRIK  ULTRA  RINGAN,  Jurnal  Ilmiah Teknologi Energi, Februari 2006.
Damisih. Teknologi Fuel Cell Yang Ramah Lingkungan dan Aplikasinya, (Online), 22 April 2016  (https://ptm.bppt.go.id/kegiatan-dan-kerja-sama/berita/341-teknologi-fuel-cell- yang-ramah-lingkungan-dan-aplikasinya, diakses 1 November 2021).
Edric  Sunfresly  Zalukhu,  dkk.  Produksi  Energi  Listrik  Dengan  Sistem  Microbial  Fuel  Cell Menggunakan Substrat Limbah Tempe, (Online), April 2019
(https://openlibrarypublications.telkomuniversity.ac.id/index.php/engineering/artic le/view/8965/8851, diakses 31 Oktober 2021).
Erwin.  (2021).  Implementasi  Sistem  ISO  14001  dalam  Mendukung  Pencapaian  Kinerja Keberlanjutan  Perusahaan  di  Industri  Manufaktur  Pulp  dan  Kertas  di  Indonesia. Research Paper Vol 3, No 2, Tahun 2021.
Gold, A. Honda Plans to Dump Internal-Combustion Engines by 2040, (Online), 23 April 2021 (https://www.motortrend.com/news/honda-electric-vehicles-2040/, diakses 1 November 2021).
Grzelweski, J. Ford slated to spend more on EVs than on internal combustion engine vehicles in 2023, (Online), 2 Agustus 2021
(https://www.detroitnews.com/story/business/autos/ford/2021/08/02/ford-slated- spend-more-evs-than-conventional-vehicles-2023/5454545001/,  diakses  1  November 2021).
Gusti.  Sampai  2030, Indonesia  Masih  Bergantung  pada Energi Fosil,  (Online),  30  Juni  2008 (https://ugm.ac.id/id/berita/357-sampai-2030-indonesia-masih-bergantung-pada- energi-fosil, diakses 4 Oktober 2021).
Harahap, I. F. Mengenal Fuel Cell, Teknologi Pembangkit Listrik Tanpa Limbah, (Online), 30 Oktober  2018  (https://ifanafutramsyahharahap.medium.com/mengenal-fuel-cell- teknologi-pembangkit-listrik-tanpa-limbah-1d193e1f492d, diakses 1 November 2021).
Hasan, A. APLIKASI SISTEM FUEL CELL SEBAGAI ENERGI RAMAH LINGKUNGAN DI SEKTOR  TRANSPORTASI  DAN  PEMBANGKIT,  (Online),  September  2007 (http://ejurnal2.bppt.go.id/index.php/JTL/article/view/435/335, diakses 31 Oktober 2021).
JETRO Japan Economic Report, Japan’s Fuel Cell Industry, JETRO based on data from Fuji - Keizai Co., Ltd, Osaka, 2006.
Miller,  Joe.  David  Keohane.  Car  groups  throw  spanner  in  works  of  EU’s  hydrogen  drive, (Online),  10  Maret  2021  (https://www.ft.com/content/a1325d48-6c76-4b6f-81e8- 2be504c21791, diakses 14 Januari 2022).
Millikin, M. Yanmar conducts field demonstration test for maritime hydrogen fuel cell system, (Online),  25  Maret  2021  (https://www.greencarcongress.com/2021/03/20210325- yanmar.html, diakses 31 Oktober 2021).
Nuriana  Y.  (2017).  Analisis  Pengaruh  Waktu  Sputtering  Pd  Dan  Ni  Pada  Sintesis  Material Elektrokatalisis Berbahan Pd-Ni/Graphene Terhadap Unjuk Kerja Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Rahman, M. A. PEMBUATAN MOBIL LISTRIK UNTUK SOLUSI TRANSPORTASI RAMAH
LINGKUNGAN (MOBIL BASKARA), (Online), 2 Agustus 2013
(https://jrd.bantulkab.go.id/wp-content/uploads/2017/2013/04-jrd-ags-13-1.pdf, diakses 4 Oktober 2021).
Ratnasari DD. (2016). Pengaruh Material Graphene Oksida/X dan Graphene/X (X= Au, Pd Dan  Pdau)  sebagai  Elektrokatalis  terhadap  Unjuk  Kerja  Direct  Methanol  Fuel  Cell (DMFC). Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Rosyid  Abdul  O.O,  Oktaufik  M.A.M.  (2009).  INFRASTRUKTUR  HIDROGEN  UNTUK APLIKASI FUEL CELL DALAM ERA EKONOMI HIDROGEN. J.Ilm.Tek.Energi Vol. 1 No. 9 Agustus 2009: 1-14.
Shepard, J. Astris Energi Debuts Model E8 Portable Generator, (Online),  22 September 2004 (https://eepower.com/new-industry-products/astris-energi-debuts-model-e8- portable-generator/, diakses 31 Oktober 2021).
Stevens, T. Samsung's latest fuel cell prototype proves again that soldiers get the coolest toys, (Online),  9  April  2009  (https://www.engadget.com/2009-04-09-samsungs-latest-fuel- cell-prototype-proves-again-that-soldiers.html, diakses 31 Oktober 2021).
Sugiono D. (2013). Metode penelitian pendidikan pendekatan kuantitatif, kualitatif dan R&D. Perpustakaan UNIGRES. (digilib.unigres.ac.id).
Suhada  H.  (2001).  Fuel  Cell  Sebagai  Pengganti  Motor  Bakar  Pada  Kendaraan.  JURNAL
TEKNIK MESIN Vol. 3, No. 2, Oktober 2001: 85 – 91.
( http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/ ).
Suhada H. (2001). Fuel Cell Sebagai Penghasil Energi Abad 21. JURNAL TEKNIK MESIN Vol.
3, No. 2, Oktober 2001: 92 – 100. ( http://puslit.petra.ac.id/journals/mechanical/ ).

## Sulistyono.  PEMANASAN  GLOBAL  (GLOBAL  WARMING)  DAN  HUBUNGANNYA
DENGAN PENGGUNAAN BAHAN BAKAR FOSIL, (Online), 2012
(http://ejurnal.ppsdmmigas.esdm.go.id/sp/index.php/swarapatra/article/downloa d/60/49/,diakses 4 Oktober 2021).
U.S. Department of Energy, Fuel Cell Handbook (Seventh Edition), EG&G Technical Services, Inc., Morgantown November, 2004.
Wiratmini,  N.  P.  E. Indonesia  Masih  Bergantung  pada Energi  Fosil  untuk  Jangka  Panjang,
(Online), 25 Maret 2019 (https://ekonomi.bisnis.com/read/20190925/44/1152391/indonesia-masih- bergantung-pada-energi-fosil-untuk-jangka-panjang, diakses 4 Oktober 2021).