Abstrak

---

Beberapa masalah yang ditemui untuk mendapatkan kinerja optimum di antaranya meliputi: keberadaan air di dalam stack PEMFC. Keberadaan air mempunyai pengaruh baik dan juga buruk. Pada satu sisi air diperlukan untuk meningkatkan sifat konduktiviti ion pada membran, akan tetapi keberadaan air berlebih juga dapat menghalangi proton untuk mencapai permukaan katalis untuk melakukan reaksi. Disamping itu kandungan air yang sangat rendah juga berpengaruh terhadap kekeringan membran yang bisa menyebabkan membran mengalami retak yang akan menurunkan kinerja sistem. Tujuan utama penelitian ini adalah: membangun pemodelan terhadap unit sistem PEMFC, mengetahui pengaruh kondisi operasi terhadap nilai current density dan voltage yang dihasilkan, dan mengetahui jumlah pembentukan air cair dan pengaruhnya terhadap kinerja sistem. Disamping itu tujuan jangka panjang dari penelitian ini adalah dihasilkannya suatu model rancangan sistem PEMFC yang menghasilkan kinerja optimum serta menjadikan PEMFC sebagai sumber energi yang ramah lingkungan yang mempunyai mempunyai ketahanan yang tinggi untuk diaplikasikan sebagai pembangkit energi dan bidang transportasi. Rancangan sistem proses PEMFC untuk aplikasi sumber energi sebagai fungsi parameter operasi adalah faktor penting untuk mencapai kinerja optimum. Metodologi untuk mencapai kinerja tersebut akan dilakukan dalam waktu 3 tahun adalah dengan cara: Tahun ke1, Membangun teknik pemodelan matematik dan simulasi terhadap unit unit poses sistem PEMFC menggunakan hidrogen murni dan udara sebagai reaktan. Selanjutnya melakukan simulasi terhadap pemodelan matematik yang dibangun tersebut menggunakan sotfware Simulink Matlab. Tahun ke-2, Melakukan analisis pengaruh penggunaan kondisi operasi seperti suhu, tekanan, kelembapan relatif dan rasio stoikiometri reaktan terhadap nilai current density dan voltage yang dihasilkan sistem. Selanjutnya melakukan validasi kondisi operasi terhadap hasil penelitian dengan membangun stack PEMFC serta membandingkan dengan penelitian lainnya. Tahun ke-3, Menentukan analisis konsentrasi pembentukan air cair didalam stack PEMFC dan pengaruhnya terhadap kinerja sistem. Peneltian ini telah melakukan kajian terhadap pengaruh perbedaan suhu operasi dari 333K hingga 363 K. Selain itu juga dilakukan kajian terhadap perbedaan kelembapan relatif yang terjadi di sisi anoda dan katoda sistem PEMFC. Hasil penelitian ini adalah jika kondis kelembapan relatif yang sama di sisi, kenaikan kinerja sel tunggal lebih besar dipengaruhi oleh kenaikan nilai RHK dibandingkan nilai RHA. Kinerja sistem maksimum pada 0.6 V terjadi pada RHA dari 70% hingga 90 % dan RHK adalah 90%. Peningkatan suhu sel tunggal PEMFC dari 333 K hingga 353 K menyebabkan peningkatan prestasi yang signifikan. Sedangkan peningkatan suhu sel dari 353 K ke 363 K menyebabkan sedikit peningkatan kinerja, rata-rata 0.6 V terjadi kenaikan current density dari 1.0684 Acm -2 hingga 1.082 Acm . Kenaikan nilai tekanan di sisi katoda menyebabkan peningkatan kinerja sel fuel lebih signifikan dibandingkan peningkatan nilai tekanan di sisi anoda. Nilai stoikiometri yang mampu untuk mencapai kondisi maksimum terdapat pada nilai stoikiometri oksigen diatas 2 dan nilai stoikiometri hidrogen antara 1.2 hingga1.8 Kata Kunci: PEMFC, kondisi operasi, kelembapan relatif, sehu, tekanan,rasio stoikiometri -2