Sel Volta Elektrolisis e231t

A. Sel Elektrokimia Elektrokimia ilmu yang mempelajari aspek elektronik dari reaksi kimia. Elemen yang digunakan dalam reaksi elektrokimia dikarakterisasikan dengan banyaknya elektron yang dimiliki. Sel Elektrokimia adalah sel yang disusun untuk menjadikan suatu reaksi redoks menghasilkan energi listrik yang selanjutnya diubah menjadi energi kimia atau sebaliknya. Elektrokimia dibagi menjadi dua jenis, yaitu Sel Volta/Sel Galvani dan Sel Elektrolisis. Dalam sel volta, reaksi redoks spontan digunakan untuk menghasilkan arus listrik. Contohnya adalah batu baterai dan aki. Sedangkan dalam sel elektrolisis, arus listrik digunakan untuk melangsungkan reaksi redoks tak spontan. Contohnya adalah elektrolisis air dan penyepuhan. a) Sel Volta/Sel Galvani Sel Volta (Sel Galvani) adalah sel elektrokimia yang dapat menyebabkan terjadinya energy listrik dari suatu reaksi redoks yang spontan. Sel Volta ini ditemukan oleh Luigi Galvani dan Alessandro Guiseppe Volta. Reaksi redoks spontan adalah reaksi redoks yang berlangsung serta-merta. Contohnya adalah reaksi adalah reaksi antara logam zink dengan larutan tembaga(II) sulfat. Jika sepotong logam zink dimasukkan ke dalam larutan tembaga(II) sulfat, segera terjadi reaksi di mana logam zink sedikit demi sedikit melarut, sedangkan ion tembaga(II) diendapkan. Reaksi ini bersifat eksoterm yang ditandai dengan naiknya suhu karutan. Reaksi yang terjadi dapat ditulis sebagai berikut. Zn(s) + Cu2+(aq)

Zn2+(aq) + Cu(s)

Sementara itu, reaksi kebalikannya, yaitu reaksi antara logam tembaga dengan larutan zink sulfat (ion Zn2+) tidak terjadi. Cu(s) + Zn2+(a q)

Cu2+(aq) + Zn(s)

(tidak ada reaksi)

Oleh karena itu, dapat dikatakan bahwa kebalikan dari reksi spontan adalah tidak spontan. Arus listrik adalah aliran elektron melalui kawat penghantar. Jika zink dimasukkan ke dalam larutan ion tembaga(II), akan tejadi reaksi redoks tetapi tidak ada arus listrik karena tidak ada aliran elektron. Ion-ion Cu2+ datag ke permukaan logam zink, mengambil dua elektro, lalu mengendap. Dalam sel volta, reduktor dan oksidatornya dipisahkan sehingga pemindahan elektron tidak terjadi secara langsung tetapi melalui kawat penghantar.

Gambar 1. Rangkaian Sel Volta Pada rangkaian sel volta, logam zink dicelpkan dalam larutan yang mengandung ion Zn2+ sementara sepotong logam tembaga dicelupkan dalam larutan ion Cu2+ (larutan garam tembaga(II)). Logam zink akan larut sambil melepas dua elektron. Elektron yang dibebaskan tidak memasuki larutan tetapi tertinggal pada logam zink itu. Elektron tersebut selanjutnya akan mengalir ke logam tembaga melalui kawat penghantar. Ion Cu2+ akan mengambil elektron dari logam tembaga kemudian mengendap. Dengan demikian, rangkaian tersebut dapat menghasilkan aliran elektron (listrik). Akan tetapi bersamaan dengan melarutnya logam zink, larutan dalam larutan garam zink menjadi bermuatan positif. Hal itu akan menghambat pelarutan logam zink selanjutnya. Sementara itu, larutan dalam labu larutan garam tembaga(II) akan bermuatan negative seiring dengan mengendapnya ion Cu2+. Hal ini akan menahan pengendapan ion Cu2+. Jadi, aliran elektron yang disebutkan di atas tidak akan berkelanjutan. Untuk menetalkan muatan listriknya, kedua larutan dihubungkan dengan suatu jembatan garam, yaitu larutan garam (missal NaCl, KNO3 atau NaNO3) dalam agar-agar. Kegunaan Sel Volta Berdasarkan kegunaannya, sel Volta dibedakan atas dua macam sebagai berikut. 1. Sel Volta untuk penentuan pH larutan, energi reaksi, titrasi, kelarutan garam dan sebagainya. 2.

Sel Volta untuk menghasilkan tenaga listrik, misalnya untuk penerangan, penggerak motor, radio transistor, dan kalkulator, contoh: a. Sel Aki

Sel aki dalam keadaan terisi (siap pakai) terdiri atas elektrode Pb (anode) dan PbO2 (katode). Keduanya dicelupkan dalam larutan H2SO4 30%. Jika kedua elektrode telah terlapisi oleh endapan PbSO4 yang terbentuk sebagai hasil reaksi di dalam sel aki, aliran elektron akan terhenti karena terhalang oleh endapan itu. Dikatakan aki telah habis sehingga harus diidi (disetrum). Hal ini dapat dilakukan apabila elektrodenya belum rusak. b. Sel Kering atau baterai kering (Sel Leclanche) Baterai kering ditemukan oleh Leclanche yang mendapat hak paten atas penemuan itu pada tahun 1866. Sel Leclanche terdiri atas suatu silinder seng yang berisi pasta dari campuran batu kawi (MnO2), salmiak (NH4Cl), karbon (C), dan sedikit air. Seng sebagai anode dan katodenya berupa elektrode inert yaitu grafit yang dicelupkan di tengah-tengah pasta. Pasta berfungsi sebagai oksidator. c. Baterai Nikel Kium Baterai Nikel Kium adalah baterai kering yang dapat diisi kembali. Reaksi sel: Anode: Cd(s)

+ 2OH-(aq)

–> Cd(OH)2(s) + 2e

Katode: NiO2(s) + 2H2O(l) + 2e –> Ni(OH)2(s) + 2OH-(aq) Cd(s) + NiO (s) + 2H2O(l) –> Cd(OH)2(s) + Ni(OH)2(s) d. Baterai Perak oksida Baterai perak oksida banyak digunakan sebagai baterai kecil yang banyak digunakan pada arloji, kalkulator, dan berbagai jenis alat elektronik lainnya. Reaksi elektrodenya: Anode: Zn(s) + 2OH-(aq) –> Zn(OH)2(s) + 2e Katode: Ag2O(s) + H2O(l) + 2e –> 2Ag(s) + 2OH-(aq) b) Sel Eleltrolisis Seorang ahli dari Inggris bernama Michael Faraday mengalirkan arus listrik ke dalam larutan elektrolit dan ternyata terjadi suatu reaksi kimia. Proses penggunaan arus listrik untuk menghasilkan reaksi kimia disebut sel elektrolisis. Arus listrik ini bisa berasal dari sel volta. Untuk memahami bagaimana reaksi kimia yang terjadi dalam sel

elektrolisis, maka perlu diingat ketentuan-ketentuan reaksi elektrolisis. Dalam setiap ketentuan reaksi elektrolisis terjadi persaingan antarspesi (ion atau molekul) untuk mengalami reaksi reduksi atau reaksi oksidasi. Setiap zat yang mempunyai kemampuan reduksi besar akan mengalami reaksi reduksi dan setiap zat yang mempunyai kemampuan oksidasi besar akan mengalami reaksi oksidasi. Sel volta menghasilkan arus listrik searah ketika reaksi redoks di dalam sel terjadi secara spontan. Adapun sel elektrolisis merupakan kebalikan dari sel volta, yakni menerapkan arus listrik searah untuk mendorong agar terjadi reaksi elektrokimia di dalam sel. Elektrolisis artinya penguraian suatu zat akibat arus listrik. Zat yang terurai dapat berupa padatan, cairan, atau larutan. Arus listrik yang digunakan adalah arus searah (direct current (DC)). Tempat berlangsungnya reaksi reduksi dan oksidasi dalam sel elektrolisis sama seperti pada sel volta, yaitu anode (reaksi oksidasi) dan katode (reaksi reduksi). Perbedaan sel elektrolisis dan sel volta terletak pada kutub elektrode. Pada sel volta, anode (–) dan katode (+), sedangkan pada sel elektrolisis sebaliknya, anode (+) dan katode (–). Pada sel elektrolisis anode dihubungkan dengan kutub positif sumber energi listrik, sedangkan katode dihubungkan dengan kutub negatif. Oleh karena itu pada sel elektrolisis di anode akan terjadi reaksi oksidasi dan dikatode akan terjadi reaksi reduksi. Penggunaan Elektrolisis dalam Industri a. Elektroplatting Elektroplatting adalah aplikasi elektrolisis pada pelapisan suatu logam atas logam yang lain. Teknik ini bisa dipakai untuk memperbaiki penampakan dan daya tahan suatu logam. Contohnya, suatu lapisan tipis logam chromium pada bemper baja mobil untuk membuatnya menarik dan melindunginya dari karat. Pelapisan emas dan perak dilakukan pada barang-barang perhiasan yang berasal dari bahan-bahan logam yang murah. Berbagai lapisan-lapisan tipis logam tersebut ketebalannya berkisar antara 0,03 s/d 0,05 mm. b. Pembuatan Aluminium Bauksit

adalah

biji

aluminium

yang

mengandung

Al2O3-.

Untuk

mendapatkan aluminium, bijih tersebut dimurnikan dan Al2O3 nya dilarutkan dan didisosiasikan dalam larutan elektrolit ‚eryolite’. Pada katoda, ion-ion aluminium

direduksi menghasilkan logam yang terbentuk sebagai lapisan tipis dibagian bawah wadah elektrolit. Pada anoda yang terbuat dari karbon, ion oksida teroksidasi menghasilkan O2 bebas. Reaksinya adalah : Al+ + 3e- → Al(l)

(katoda)

2O2- → O2(g) + 4e-

(anoda)

4Al3+ + 6O2- → 4Al(l) + 3O2(g) (total) c. Pembuatan Magnesium Sumber utama magnesium adalah air laut. Mg2+ mempunyai kelimpahan terbesar ketiga dalam laut, kalahannya oleh ion natrium dan ion klorida. Untuk memperoleh magnesium, Mg(OH)2 diendapkan dari air laut. Pemisahan itu dilakukan dengan cara filtrasi dan lalu dilarutkan dalam asam hidroklorit. Mg(OH)2 + 2HCl → MgCl2 + 2H2O Larutan MgCl2 diuapkan dan menghasilkan MgCl2 padat yang lalu dilelehkan dan akhirnya dielektrolisa. Magnesium bebas akan diendapkan pada katoda dan gas klorin dihasilkan pada anoda. MgCl2(l) → Mg(l) + Cl2(g) d. Penyulingan Tembaga Salah satu elektrolisis yang paling menarik adalah pemurnian atau penyulingan logam tembaga. Tembaga dapat dimbil dari bijinya, dengan cara ini sampai ke tingkat kemurnian 99%. Pengotornya sebagian besar adalah perak, emas, platina, besi dan seng menurunkan konduktivitas listrik tembaga secara drastis sehingga harus disuling ulang sebelum dipakai sebagai kawat atau kabel. Tembaga tidak murni dipakai sebagai elektroda sebagai anoda pada sel elektrolisis yang mengandung larutan tembaga sulfat dan asam sulfat (sebagai elektrolit). Katoda pada sistem ini adalah tembaga dengan kemurnian tinggi. Jika selnya dijalankan pada tegangan yang diperlukan, hanya tembaga dan pengotornya yang lebih mudah teroksidasi daripada tembaga, seng dan besi yang larut disekitar anoda. Logam-logam yang kurang aktif akan runtuh dan mengendap dibagian dasar wadah. Pada katoda, ion tembaga direduksi tetapi ion seng dan ion besi tertinggal

dilarutan karena lebih sukar tereduksi dari pada tembaga. Secara pelan-pelan tembaga anoda terlarut dan tembaga katoda makin tumbuh. Suatu saat tembaga akan mempunyai kemurnian 99,95%. Kotoran yang terkumpul dibagian bawah biasanya disebut sebgai anoda, dapat dipindahkan secara periodik dan nilai perak, emas dan platina dapat pula dihitung untuk memperoleh total efisiensi pelaksanaan proses penyulingan. e. Elektrolisis Brine Brine (air asin) adalah larutan natrium klorida jenuh. Pada katoda, air lebih mudah direduksi daripada ion natrium dan gas H2 akan terbentuk. Reaksi : 2e- + 2H2O → H2(g) + 2OH-(aq) Walaupun air lebih mudah teroksidasi daripada ion klorida, namun seperti telah disebut bahwa ada faktor-faktor yang kompleks yang mempengaruhi sehingga yang teroksidasi adalah ion klorida.

B. Aplikasi Elektrokimia dalam Sel Bahan Bakar Hidrogen Tak dapat disanggah lagi bahwa energi merupakan kebutuhan pokok manusia. Buktinya, konservasi energi terus dilakukan. Kayu, batubara, hingga minyak bumi adalah sederetan sumber energi yang stoknya mulai menipis. Kayu kurang efisien dijadikan energi karena dibutuhkan dalam jumlah yang besar sehingga berdampak global warming. Batubara dan minyak bumi telah menipis setelah dikeruk sekian lamanya. Maka dari itu, ilmuwan terus meneliti dan berusaha menemukan sumber energi baru untuk mengatasi masalah tersebut dengan energi terbarukan. Untuk keluar dari masalah energi, kita perlu mengeksplorasi potensi yang ada. BBG atau bahan bakar gas dapat dipertimbangkan menjadi alternatif. Demikian juga dengan batubara. Namun, gas dan batubara tergolong sebagai bahan bakar fosil, energi tak terbarukan, sehingga belum efektif untuk memenuhi kebutuhan energi kita. Berdasarkan penelitian tahun 2005, batubara akan habis hingga 252 tahun lagi, minyak mentah dalam jangka waktu 32 tahun lagi, dan gas alam hanya tersisa 72 tahun lagi. Bahan bakar hidrogen, biomassa, panas bumi, dan kekuatan alam dapat menjadi pertimbangan untuk bebas dari bahan bakar fosil. Dari sekian banyak energi terbarukan, BBH (Bahan Bakar Hidrogen) atau bahan bakar hidrogen merupakan energi yang ramah lingkungan. Produk hasil pembakarannya hanya air sehingga tidak menjadi polusi. BBH telah digunakan sebagai bahan bakar roket. Dengan hidrogen yang relatif sedikit direaksikan dengan oksigen menghasilkan energi yang dapat mengantarkan roket keluar angkasa. Prinsip ini telah menjadi pemikiran eropa untuk mencanangkan BBH sebagai sumber energi nasional, seperti Swedia dan Inggris. Indonesia yang memiliki sumber hidrogen berlimpah dapat dieksplorasi menjadi energi sehingga pencanangan BBH sebagai sumber energi nasional sangat cocok diterapkan. Pengertian Sel Bahan Bakar Fuel cell adalah alat yang mampu menghasilkan listrik arus searah. Alat ini terdiri dari dua buah elektroda, yaitu anoda dan katoda yang dipisahkan oleh sebuah membran polimer yang berfungsi sebagai elektrolit. Membran ini sangat tipis, ketebalannya hanya beberapa mikrometer saja. Hidrogen dialirkan ke dalam fuel cell yaitu ke bagian anoda,

sedang oksigen atau udara dialirkan ke bagian katoda, dengan adanya membran, maka gas hidrogen tidak akan bercampur dengan oksigen. Membran dilapisi oleh platina tipis yang berfungsi sebagai katalisator yang mampu memecah atom hidrogen menjadi elektron dan proton. Proton mengalir melalui membran, sedang elektron tidak dapat menembus membran, sehingga elektron akan menumpuk pada anoda, sedang pada katoda terjadi penumpukan ion bermuatan positif. Apabila anoda dan katoda dihubungkan dengan sebuah penghantar listrik, maka akan terjadi pengaliran elektron dari anoda ke katoda, sehingga terdapat arus listrik. Elektron yang mengalir ke katoda akan bereaksi dengan proton dan oksigen pada sisi katoda dan membentuk air. Hidrogen bukanlah sumber energi (energy source) melainkan pembawa energy (energy carrier), artinya hidrogen tidak tersedia bebas di alam atau dapat ditambang layaknya sumber energi fosil. Hidrogen harus diproduksi. Ada beberapa metode pembuatan gas hidrogen yang telah kita kenal. Namun semua metode pembuatan tersebut prinsipnya sama, yaitu memisahkan hidrogen dari unsur lain dalam senyawanya. Tiap-tiap metode memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing. Tetapi secara umum parameter yang dapat dipertimbangkan dalam memilih metode pembuatan H2 adalah biaya, emisi yang dihasilkan, kelaikan secara ekonomi, skala produksi dan bahan baku. Table 1. Metode Pembuatan Hidrogen Metode Pembuatan

Deskripsi

Kelebihan

CH4 + H2O –> CO + 3H

Teknoya

Kekurangan

Hidrogen

sering CO + H2O –> CO2 + H2

Steam Reforming

Gas

alam

dengan

direaksikan

steam

(T=700-

1000oC) dan katalis. Pemurnian H2:

sudah -

digunakan

Tergantung

di ketersediaan gas alam

berbagai industri pupuk dan H2O2

- Emisi CO2

Penyerapan Bahan biomassa (jerami, limbah

padat

Emisi CO2 lebih

rumah sedikit

tangga,

kotoran)

dipanaskan dalam reaktor, Gasifikasi

mengasilkan

Biomasa

gas

H2 ,

campuran CO,

CH4.

Selanjutnya, proses sama seperti steam reforming.

-

Bahan

berlimpah

baku dan

terbarukan -

Bisa diproduksi di

seluruh tempat di dunia - Biaya murah

Batu dalam

bara

dipanaskan -

reaktor

Merupakan metode -

menjadi tertua

mahal (2 kali steam

gas. Direaksikan dengan Gasifikasi

reforming

Batu steam dan O2 menjadi H2,

Bara

Biaya produksi

dari

gas

alam)

CO, CO2 -

Emisi

lebih

bahaya: CO2, CO, dan sulfur Memanfaatkan arus listrik - Zero emission (bila Elektrolisa Air

untuk

menguraikan

air listriknya

Memerlukan energi

dihasilkan listrik cukup besar

menjadi H2 (di katoda) dari generator listrik dan O2 (di anoda)

bebas polusi)

Komponen Sel Bahan Bakar 1. Katalisator Katalisator dipilih dari golongan Pt, Ru, Rh, Ni, Os, Mn, Ti, W, Fe, Ir, Mo dan Sn. Yang biasa digunakan adalah paduan logam Pt dan Ru. Bisa juga menggunakan paduan 3 macam atau 4 macam logam dari golongan tersebut.

2. Membran penukar ion Polymeric electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) disebut juga proton exchange membrane fuel cell. Membran ini berupa lapisan tipis padat yang berfungsi sebagai elektrolit pemisah. Membran in berupa lapisan tipis padat yang berfungsi ssebagai elektrolit pemisah katoda dan anoda. Membran ini ssecara selektif mengontrol transport proton dari anoda ke katoda dalam fuel cell. Membran polimer merupakan komponen yang sangat penting dalam PEM fuel cell. Membran polimer ini dapat memisahkan reaktan dan menjadi sarana transportasi ion hydrogen yang dihasilkan di anoda menuju katoda sehingga menghasilkan energy listrik. Cara Kerja Sel Bahan Bakar (Fuel Cell)

Gambar 2. Sel Bahan Bakar Secara sederhana proses dapat dilihat pada Gambar.1 diatas : • Hidrogen (yang ditampung dalam sebuah tabung khusus) dialirkan melewati anoda, dan oksigen/udara dialirkan pada katoda • Pada anoda dengan bantuan katalis platina Pt hidrogen dipecah menjadi bermuatan positif (ion/proton), dan negatif (elektron) • Membran di tengah-tengah anoda-katoda kemudian hanya berfungsi mengalirkan proton menyebrang ke katoda • Proton yang tiba di katoda bereaksi dengan udara dan menghasilkan air • Tumpukan elektron di anoda akan menjadi energi listrik searah yang dapat menyalakan lampu.

Rekasi yang terjadi di anoda dan katoda adalah:

Gambar 3. Reaksi dalam Sel Bahan Bakar Anoda : H2

2H+ + 2e-

Katoda : ½ O2 + 2H+ + 2e-

H2O

Reaksi total

H2O + energy listrik + kalaor

: H2 + ½ O2

Kelebihan dan Kekurangan Sel Bahan Bakar a. Kelebihan 1. Tidak Mengeluarkan Emisi Berbahaya (Zero Emission) Sebuah sistem fuel cell hanya akan mengeluarkan uap air apabila memakai hidrogen murni. Tetapi ketika memakai hidrogen hasil dari reforming hidrokarbon/fosil (misal: batu bara, gas alam, dll) maka harus dilakukan uji emisi untuk menentukan apakah sistem tersebut masih dapat dikategorikan zero emission. Menurut standar yang dikeluarkan United Technologies Corporation (UTC) pada tahun 2002, maka sebuah sistem fuel cell dapat dikategorikan zero emission ketika mengeluarkan emisi pencemar udara yang sangat rendah, dengan kriteria sbb: NOx =< 1 ppm, SO2 =< 1 ppm, CO2 =< 2 ppm. 2. Efisiensi Tinggi (High efficiency)

Oleh sebab fuel cell tidak menggunakan proses pembakaran dalam konversi energi, maka efisiensinya tidak dibatasi oleh batas maksimum temperatur operasional (tidak dibatasi oleh efisiensi siklus Carnot). Hasilnya, efisiensi konversi energi pada fuel cell melalui reaksi elektrokimia lebih tinggi dibandingkan efisiensi konversi energi pada mesin kalor (konvensional) yang melalui reaksi pembakaran. 3. Cepat Mengikuti Perubahan Pembebanan (Rapid load following) Fuel cell memperlihatkan karakteristik yang baik dalam mengikuti perubahan beban. Sistem Fuel cell yang menggunakan hidrogen murni dan digunakan pada sebagian besar peralatan mekanik (misal: motor listrik) memiliki kemampuan untuk merespon perubahan pembebanan dengan cepat. 4. Temperatur Operasional Rendah Sistem fuel cell sangat baik diaplikasikan pada industri otomotif yang beroperasi pada temperatur rendah. Keuntungannya adalah fuel cell hanya memerlukan sedikit waktu pemanasan (warmup time), resiko operasional pada temperatur tinggi dikurangi, dan efisiensi termodinamik dari reaksi elektrokimia lebih baik. 5. Reduksi Transformasi Energi Ketika fuel cell digunakan untuk menghasilkan energi listrik maka fuel cell hanya membutuhkan sedikit transformasi energi, yaitu dari energi kimia menjadi energi listrik. Bandingkan dengan mesin kalor yang harus mengubah energi kimia menjadi energi panas kemudian menjadi energi mekanik yang akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Fuel cell yang diaplikasikan untuk menggerakkan motor listrik memiliki jumlah transformasi energi yang sama dengan mesin kalor, tetapi transformasi energi pada fuel cell memiliki efisiensi yang lebih tinggi. b. Kekurangan 1. Hidrogen Hidrogen sulit untuk diproduksi dan disimpan. Saat ini proses produksi hidrogen masih sangat mahal dan membutuhkan input energi yang besar (artinya: efisiensi produksi hidrogen masih rendah). Untuk mengatasi kesulitan ini, banyak negara menggunakan teknologi reforming hidrokarbon/fosil untuk memperoleh hidrogen. Tetapi cara ini hanya digunakan dalam masa transisi untuk menuju produksi hidrogen dari air yang efisien.

2. Fuel cell membutuhkan hidrogen murni, bebas dari kontaminasi zat-asing. Zat-asing yang meliputi sulfur, campuran senyawa karbon, dll dapat menonaktifkan katalisator dalam fuel cell dan secara efektif akan menghancurkannya. Pada mesin kalor pembakaran dalam (internal combustion engine), masuknya zat-asing tersebut tidak menghalangi konversi energi melalui proses pembakaran. 3. Harga Katalisator Platinum Mahal Fuel cell yang diaplikasikan pada industri otomotif memerlukan katalisator yang berupa Platinum untuk membantu reaksi pembangkitan listrik. Platinum adalah logam yang jarang ditemui dan sangat mahal. Berdasarkan survei geologis ahli USA, total cadangan logam platinum di dunia hanya sekitar 100 juta kg. Dan pada saat ini, diperkirakan teknologi fuel cell berkapasitas 50 kW memerlukan 100 gram platinum sebagai katalisator (DEO, 2000). Misalkan penerapan teknologi fuel cell berjalan baik (meliputi: penghematan pemakaian platinum pada fuel cell, pertumbuhan pasar fuel cell rendah, dan permintaan platinum rendah) maka sebelum tahun 2030 diperkirakan sudah tidak ada lagi logam platinum. Untuk itulah diperlukan penelitian untuk menemukan jenis katalisator alternatif yang memiliki kemampuan mirip katalisator dari platinum. 4. Pembekuan Selama beroperasi, sistem fuel cell menghasilkan panas yang dapat berguna untuk mencegah pembekuan pada temperatur normal lingkungan. Tetapi jika temperatur lingkungan terlampau sangat dingin (-10 s/d -20 C) maka air murni yang dihasilkan akan membeku di dalam fuel cell dan kondisi ini akan dapat merusak membran fuel cell. Untuk itu harus didesain sebuah sistem yang dapat menjaga fuel cell tetap berada dalam kondisi temperatur normal operasi. 5. Teknologi Tinggi & Baru Perlu dikembangkan beberapa material alternatif dan metode konstruksi yang baru sehingga dapat mereduksi biaya pembuatan sistem fuel cell (harga komersial saat ini untuk pembangkit listrik dengan fuel cell ~$4000/kW) (Javit Drake, 29/03/2005). Diharapkan dimasa depan dapat dihasilkan sebuah sistem fuel cell yang lebih kompetitif dibandingkan mesin bakar/otomotif konvensional (harga saat ini: $20/kW) dan sistem pembangkit listrik konvensional (harga saat ini: $1000/kW) (Matthew M.

Mench, 24/05/2001). Teknologi baru tersebut akan mampu menghasilkan reduksi biaya, reduksi berat dan ukuran, sejalan dengan meningkatnya kehandalan dan umur operasi (lifetime) sistem fuel cell. Penggunaan sistem fuel cell dalam industri otomotif minimal harus memiliki umur operasi 4.000 jam (ekivalen 100.000 mil pada kecepatan 25 mil per jam) dan dalam industri pembangkit listrik minimal harus memiliki umur operasi 40.000 jam.