Jakarta, CNN Indonesia --
Mobil hidrogen atau dikenal dengan sebutan Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) merupakan kendaraan listrik yang punya cara kerja unik. Teknologi ini menghasilkan energi dari sumber dan mekanisme berbeda serta hasil pembuangannya sangat bersih yaitu air.
FCEV berbeda dengan kendaraan listrik berbasis baterai alias Battery Electric Vehicle (BEV) dari aspek sumber energi.
BEV mengandalkan baterai yang harus diisi ulang dari sumber listrik eksternal, sedangkan FCEV justru menghasilkan listrik sendiri di dalam mobil melalui proses elektrokimia di dalam sel bahan bakar (fuel cell).
ADVERTISEMENT
SCROLL TO CONTINUE WITH CONTENT
PHEV ibarat membawa pembangkit listrik sendiri, mengubah hidrogen dari tangki menjadi energi listrik untuk menggerakkan roda. Pembangkit listrik itu disebut fuel cell.
Mekanisme fuel cell
Sistem fuel cell terdiri dari tiga komponen utama yakni anoda, katoda dan membran elektrolit yang diapit lapisan katalis.
Proses kerjanya diawali dari tangki bahan bakar bertekanan tinggi yang menyimpan gas hidrogen. Ketika kendaraan dioperasikan, hidrogen dari tangki dialirkan menuju sisi anoda pada sel bahan bakar. Di sisi lain, oksigen dari udara luar disuplai ke sisi katoda.
Selanjutnya, atom hidrogen yang masuk ke anoda akan dipisahkan oleh katalis menjadi dua komponen, yaitu proton dan elektron.
Proton akan menembus membran elektrolit khusus yang hanya memungkinkan ion hidrogen lewat, sementara elektron tidak dapat melaluinya dan dipaksa mengalir melalui rangkaian sirkuit eksternal.
Aliran elektron inilah yang menghasilkan listrik, kemudian digunakan untuk menghidupkan motor listrik dan menggerakkan roda kendaraan.
Setelah berpisah, proton dan elektron bertemu kembali di sisi katoda bersama oksigen, menghasilkan air (H₂O) sebagai satu-satunya produk sampingan.
Selain listrik, proses ini juga menghasilkan panas yang membantu menjaga efisiensi suhu sistem kendaraan.
Berkat mekanisme ini, FCEV tidak menghasilkan emisi gas buang berbahaya seperti kendaraan BBM, melainkan hanya uap air.
Agar konversi energi berjalan optimal, pemilihan material dalam sistem FCEV menjadi krusial. Tangki hidrogen misalnya, harus terbuat dari material komposit karbon yang mampu menahan tekanan hingga 700 bar.
Katalisnya harus berbahan platinum agar lebih efektif memecah atom hidrogen.
Terkait membran elektrolitnya sendiri, produsen mobil lazimnya memilih material berbahan polimer seperti nafion yang hanya dapat dilalui oleh proton. Sementara itu, komponen untuk sistem pengatur suhu harus resisten terhadap suhu tinggi untuk menjaga stabilitas kendaraan.
Knalpot keluar air?
Salah satu keunikan paling mencolok dari mobil fuel cell adalah knalpotnya tidak mengeluarkan asap, melainkan uap air.
Hal ini terjadi karena proses konversi energi di dalam sel bahan bakar tidak melibatkan pembakaran bahan bakar fosil, melainkan reaksi elektrokimia antara hidrogen dan oksigen.
Ketika proton dan elektron bertemu kembali di sisi katoda bersama oksigen, hasil akhirnya adalah molekul air (H₂O).
Air ini kemudian secara otomatis dibuang keluar kendaraan melalui sistem pembuangan, yang bentuknya bisa berupa uap air hangat atau tetesan air.
Inilah alasan mengapa mobil FCEV tidak memiliki emisi gas berbahaya seperti karbon monoksida atau nitrogen oksida. Fenomena ini membuat mobil hidrogen dianggap sebagai kendaraan ramah lingkungan sejati.
FCEV vs BEV
Perbedaan mekanisme perolehan energi ini berdampak pada waktu pengisian ulang energi. BEV membutuhkan waktu yang cukup lama untuk mengisi daya baterai, tergantung pada kapasitas dan kecepatan pengisian.
Sebaliknya, FCEV hanya memerlukan waktu sekitar 3-5 menit untuk mengisi ulang tangki hidrogen.
Namun, FCEV masih memiliki tantangan tersendiri, seperti keterbatasan infrastruktur pengisian hidrogen dan biaya produksi yang relatif tinggi. Sebaliknya, BEV telah lebih dulu populer dan mendapat dukungan luas dari berbagai negara melalui pembangunan stasiun pengisian daya dan insentif kendaraan listrik.
Dalam hal emisi, keduanya sama-sama ramah lingkungan. Namun, FCEV memiliki keunggulan karena satu-satunya emisi yang dihasilkan hanyalah air, sedangkan BEV masih menyimpan jejak karbon dalam proses produksi listrik yang digunakan untuk mengisi dayanya, tergantung dari sumber energi listrik tersebut.
Air dari knalpot FCEV aman diminum?
Sebuah studi ilmiah berjudul Recovery and quality of water produced by commercial fuel cells yang diterbitkan dalam jurnal International Journal of Hydrogen Energy menemukan bahwa kualitas air hasil pembakaran dalam dua sel bahan bakar komersial memenuhi hampir semua persyaratan air minum dari badan resmi.
"Hasil penelitian menunjukkan bahwa air yang dihasilkan oleh sel bahan bakar jenis PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) memenuhi hampir semua persyaratan air minum dari Badan Perlindungan Lingkungan Amerika Serikat (USEPA) dan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO)," mengutip halaman 4023 jurnal tersebut.
Air tersebut secara teori cukup bersih untuk diminum, selama efisiensi pemulihan mencapai parameter tertentu. Bahkan, dengan efisiensi tersebut, air dari sel bahan bakar disebut bisa mencukupi kebutuhan air minum harian satu rumah tangga di Amerika Serikat.
"Jika efisiensi pemulihan air dapat ditingkatkan hingga 40 persen, sistem ini dapat menyediakan energi listrik dan air minum untuk satu rumah tangga rata-rata di Amerika Serikat," mengutip halaman 4027.
Meski demikian, para peneliti menyoroti bahwa kontaminasi tetap bisa terjadi akibat material sistem, seperti logam nikel, mangan, dan aluminium yang berasal dari pipa atau komponen kendaraan.
Oleh karena itu, air pembuangan dari knalpot mobil hidrogen tidak disarankan untuk langsung diminum tanpa proses penyaringan tambahan yang menjamin keamanannya.
"Agar layak untuk diminum, air yang dihasilkan oleh PEMFC perlu memiliki kadar nikel dan aluminium yang lebih rendah serta kandungan garam yang lebih tinggi," pungkas peneliti pada bagian kesimpulan.
(fea)
