Adalah sebuah impian di mana sebuah baterai bisa bertahan sangat lama dan ketika habis cukup beberapa menit bahkan detik saja untuk mengisinya. Apakah hal ini memungkinkan? Tentu saja, dengan teknologi fuel cell semua menjadi kenyataan. Apa itu fuel cell?
Sekilas Sejarah Fuel Cell
Fuel Cell adalah sebuah baterai bertenaga bahan bakar. Tetapi bukan menggunakan bahan bakar fosil (bensin) dan gas alam (LPG, LNG). Melainkan menggunakan gas hidrogen. Fuel cell ini pertama kali ditemukan oleh Bapak William Grove pada tahun 1838. Kemudian pada tahun 1932 dikomersialkan pemakaiannya oleh Bapak Francis Thomas Bacon. Pada tahun 1960 NASA menerapkan fuel cell ini untuk sumber tenaga satelit dan kapsul ruang angkasa. Fuel cell juga digunakan untuk tenaga cadangan pada pabrik, apartemen, dan tempat-tempat lain yang sulit dijangkau. Dan pada tahun 2000-an fuel cell ini telah digunakan di kapal selam, mobil, sepeda motor, dan kendaraan-kendaraan lainnya yang bertenaga baterai.
Cara Kerja Fuel Cell
Konsepnya sederhana, yaitu menggunakan gas hidrogen (H2) yang ditemukan dengan gas oksigen(O2) dan menghasilkan air (H2O). Sehingga emisi dari fuel cell ini adalah air bersih. Berikut diagram cara bekerjanya, diambil dari Wikipedia:
Keterangan:
- Sebelah kiri adalah masuknya gas Hidrogen. Sebelah kanan adalah masuknya gas Oksigen.
- Gas Hidrogen menuju elektrolit pemisah antara Hidrogen dan Oksigen.
- Gas H2 berubah menjadi H+ di kutub anoda karena terpisah 1 elektron gara-gara ada elektrolit.
- H+ akan berhenti di elektrolit menunggu ada elektron yang lewat.
- Elektron yang lepas di anoda tadi, berjalan ke atas untuk segera menuju ke kutub katoda.
- Perjalanan elektron dari anoda ke katoda menghasilkan beda potensial (arus listrik). Nah arus listrik ini yang kita gunakan untuk menyalakan lampu, motor listrik dan lain sebagainya.
- Elektron yang sudah sampai di katoda, menarik H+ yang dari tadi menunggu di elektrolit.
- Akhirnya H+ kembali lengkap dengan kedatangan elektron.
- Karena ada ruang oksigen dari udara bebas di sebelah kanan, maka gas H2 yang sudah komplit tadi sudah bisa lepas dari elektrolit dan katoda, ketarik sama oksigen, menjadi H2O (air).
- Elektrolit kembali kosong dan siap menampung gas hidrogen lainya yang kehilangan elektron.
- Begitu seterusnya.
Saya bukan ahli kimia tetapi kira-kira begitulah penjelasan awam dari bagan cara kerja fuel cell di atas.
Tanpa Pengisian Arus (no charging)
Jadi, fuel cell adalah baterai yang jika sudah habis tidak perlu diisi dengan pengisian listrik seperti baterai lithium dan lainnya. Cukup dengan memberikan pasokan gas hidrogen maka baterai sudah terisi kembali. Tentunya dibutuhkan tabung bertekanan tinggi untuk menampung gas hidrogen. Tapi perlu diingat, pengisian gas jauh lebih cepat dibanding pengisian arus.
Sebuah mobil listrik bertenaga fuel cell, hanya membutuhkan waktu kurang dari 3 menit untuk pengisian penuh baterainya, dibanding dengan mobil listrik yang masih menggunakan baterai lithium (membutuhkan waktu 8 jam lebih).
Apakah fuel cell ini berbahaya dan mudah meledak? Ini adalah pertanyaan umum yang saya sendiri juga merasa khawatir jika ada kebocoran gas atau bahkan jika terjadi tabrakan pada mobil yang bertenaga fuel cell.
Jawabannya: sangat aman.
Kita lihat di dalam tabel periodik:
Maka tampak bahwa gas Hidrogen adalah nomor 1, yang berarti dia adalah materi teringan. Lebih ringan dari helium (nomer 2) yang biasa digunakan untuk balon gas, dan jauh lebih ringan dari LPG dan LNG yang biasa digunakan untuk kompor di rumah.
Efeknya adalah, jika terjadi kebocoran gas hidrogen maka gas ini akan sangat cepat lenyap di udara. Begitu pula jika terpicu oleh api maka gas Hidrogen sangat cepat terbakar habis di udara karena sudah keburu menyatu dengan oksigen.
Berbeda dengan kendaraan bensin maupun kendaraan elpiji. Jika ada kebocoran ataupun pemicu api maka lama terbakarnya bisa dalam hitungan menit baru bisa habis terbakar semua.
Penerapan Fuel Cell pada Drone
Bagaimana dengan baterai drone? Tentunya sangat menyenangkan sekali jika drone baterai drone kita bisa diisi penuh hanya dalam beberapa detik ataupun menit. Hanya tinggal isi gas Hidrogen, baterai sudah penuh kembali dan drone siap diterbangkan.
Ada pengembangan baterai fuel cell ini di Jepang sekitar tahun 2006-2008 untuk drone. Bentuk baterainya kecil, sudah termasuk tabung Hidrogren di dalamnya.
Kemudian setahun yang lalu (2021) di Apple dan beberapa perusahaan besar lainnya juga sudah mulai merilis bentuk baterai fuel cell kecil ini.
Fuel cell dikalim memiliki kemampuan 2-3 kali lipat dari baterai lithium. Yang artinya jika biasanya menerbangkan drone dengan baterai lithium bisa sampai 30 menit, maka dengan fuel cell bisa terbang 1 jam lebih.
Kesimpulan
Tidak lama lagi, teknologi drone yang sekarang sudah wajib menggunakan frekuensi triband, akan ditambah dengan teknologi baru di baterainya yang menggunakan fuel cell. Tetapi penggunaan teknologi fuel cell pada baterai drone ini baru sepertinya baru akan menjadi trend baru pada tahun 2023 atau 2024. Kita lihat saja nanti.
