Majalah Energi

sustainable energy monthly magazine

PEMODELAN DAN IDENTIFIKASI RASIO KELEBIHAN OKSIGEN PADA SISTEM PEM FUEL CELL JENIS OPEN CATHODE



Seiring dengan perkembangan dan kemajuan teknologi, kebutuhan akan ketersediaan energi juga semakin meningkat. Dengan kondisi tersebut maka saat ini sedang dilakukan berbagai upaya penelitian dan pengembangan untuk menemukan bentuk sumber energi alternatif yang terbarukan. Salah satu alternatif adalah fuel cell yang dianggap memiliki prospek yang baik sebagai solusi bagi sumber energi terbarukan. Fuel cell merupakan suatu perangkat yang memanfaatkan reaksi elektro-kimia untuk membangkitkan energi listrik. Fuel cell tidak menghasilkan gas emisi seperti yang sering ditemukan pada proses pembakaran dan hanya menghasilkan air serta energi panas sebagai hasil sampingan. Salah satu jenis fuel cell yang banyak dikembangkan saat ini adalah proton exchange membrane (PEM) fuel cell.

Salah satu parameter performansi pengoperasian fuel cell adalah rasio kelebihan oksigen yang menggambarkan perbandingan antara jumlah oksigen yang bereaksi dengan oksigen yang dipasok pada katoda fuel cell. Parameter ini sangat penting untuk diperhatikan karena berkaitan dengan keselamatan operasi dan usia penggunaan fuel cell tersebut. Nilai rasio kelebihan oksigen yang terlalu kecil dapat memicu terjadinya fenomena kelaparan oksigen yang pada akhirnya akan merusak membrane fuel cell. Pukrushpan (2004) menunjukkan bahwa rasio kelebihan oksigen berhubungan langsung dengan jumlah masukan udara fuel cell.

Penelitian ini bertujuan untuk menentukan model masukan udara pada PEM fuel cell komersial tipe H-1000 buatan Horizon Fuel Cell Technologies yang mampu menghasilkan daya keluaran hingga 1 kW. Model dirancang dengan menggunakan data hasil pengukuran yang relatif terbatas meliputi tegangan keluaran, arus beban, temperatur dan tegangan motor fan pada fuel cell. Sistem yang diteliti merupakan PEM fuel cell komersial berjenis open air cathode dimana empat buah fan digunakan sekaligus sebagai pemasok oksigen dari udara dan pengatur temperatur (sistem pendinginan). Desain ini berbeda dengan sistem fuel cell pada umumnya dimana oksigen dipasok secara khusus dan tidak bersatu dengan sistem pendingin.

Proses pemodelan dilakukan dengan terlebih dahulu mengubah sistem lup tertutup fuel cell menjadi lup terbuka. Modul akuisisi data NI DAQ USB-6008 dan rangkaian pembebanan pengubah tegangan DC/AC kemudian digunakan untuk mengumpulkan data proses. Model pasokan udara pada (Gruber, et al., 2009) digunakan untuk menentukan persamaan rasio kelebihan oksigen. Identifikasi lup terbuka dengan menggunakan model ARX kemudian dilakukan menggunakan System Identification Toolbox pada MATLAB untuk memperoleh hubungan antara rasio kelebihan oksigen terhadap nilai arus dan tegangan motor fan.

Dari hasil identifikasi dengan menggunakan beberapa model, diperoleh bahwa estimasi dengan menggunakan polinomial linear ARX orde 4 menghasilkan tingkat kecocokan sebesar 56,26% (loss function = 0,0159; final prediction error (FPE) = 0,0159) dan estimasi menggunakan model non linear ARX orde 2 dengan estimator wavenet 75 unit menghasilkan tingkat kecocokan sebesar 84,95% (loss function 0,0139). Untuk tujuan kemudahaan perancangan sistem kontrol, linearisasi dilakukan pada model non linear ARX dan menghasilkan model ARX orde 2 dengan tingkat kecocokan sebesar 78,18% (loss function 0,0009; FPE 0,0009).

Kata kunci : PEM fuel cell, open-cathode, oxygen excess ratio, system identification.

gimana pak kelanjutannya? siapa yang nerusin bikin PLTFC nya?

oh iya pak? belu PEMFCnya kemana sih? katanya susah nyarinya?

belinya bisa di mana aja, emang aga sulit, karena barang terbatas dan harus pesan, selain itu mahal, tapi semakin ke sini harga fuel cell trendnya menurun, mudah2an dalam waktu dekat indonesia bisa ngebuat dan buat yang harganya terjangkau.

Kemaren ada kawan yang berkunjung ke lipi serpong, katanya indonesia akan mulai membuat fuel cell sendiri, di serpong juga banyak produk2 sehari2 yang menggunakan fuel cell, seperti sepeda listrik tenaga fuel cell, dll..

untuk sekarang yang meneruskan penelitian fuel cell ada 1 mahasiswa S2 dan 1 mahasiswa S3, mudah2an penelitian di lab ME tentang fuel cell akan terus berkelanjutan.