lempeng bipolar fuel cell

Dalam sebuah sel bahan bakar terdapat beberapa komponen, diantanya adalah

• Membrane pertukaran ion

• Sebuah lapisan konduktif listrik

• Sebuah elektroda di bagian pada bagian permukaan diantara lapisan konduktif dengan membrane

• Penghubung sel dan lempeng aliran (flowplates) yang mengalirkan bahan bakar dan oksidan ke bagian reaktif melalui saluran arus dan menghubungkan kelistrikan di dalam sel.

Salah satu komponen penting dalam sebuah fuel cell adalah lempeng bipolar yang memiliki beberapa fungsi yaitu: mendistribusikan bahan bakar dan oksidan di dalam tumpukan, memudahkan pengolahan air di dalam sel, memisahkan sel-sel tunggal di dalam tumpukan, membawa arus keluar dari sel, serta memudahkan pengolahan panas.

Terdapat beberapa beberapa bahan yang merupakan kandidat yang cukup baik untuk digunakan sebagai bahan dasar untuk pembuatan lempeng bipolar yaitu grafit, komposit grafit-polimer, dan bahan logam. Masing-masing bahan ini memiliki keunggulan dan kekurangan yang dapat dijadikan pertimbangan dalam menentukan bahan mana yang paling baik untuk dapat digunakan dalam teknologi fuel cell, sehingga dapat mengahasilkan performa yang paling baik terkait dengan biaya pembuatan fuel cell sehingga teknologi ini dapat memenuhi syarat untuk dapat digunakan sebagai salah satu energi alternatif yang sangat menjanjikan.

Kebanyakan fuel cell yang dibuat menggunakan bahan dasar grafit, hal ini didasari pada beberapa keunggulan yang dimiliki oleh grafit yaitu memiliki resistansi kontak permukaan yang sangat rendah dan kestabilan yang sangat baik secara kimia maupun panas sehingga resistansi terhadap korosinya sangat tinggi dibandingkan dengan logam. Secara tipikal lempeng bipolar yang dibuat dari bahan grafit harus disegel untuk mengurangi sifat permeabilitasnya terhadap gas, selain itu grafit bersifat mudah (brittle) pecah sehingga sangat sulit untuk membuat lempeng bipolar ini dengan ketebalan kurang dari 1mm untuk memperoleh densitas energi yang besar.

Logam merupakan salah satu kandidat material yang dapat digunakan untuk pembuatan lempeng bipolar seperti alumunium dan baja tahan karat (stainless steel). Hal ini disebabkan karena logam memiliki beberapa sifat baik diantaranya konduktifitas listrik dan panas yang tinggi, bisa di daur ulang, mudah dibentuk, dan memiliki kekuatan (strength) yang tinggi. Kelemahan utama dari penggunaan lempeng logam bipolar adalah ketika bahan ini terpapar oleh lingkungan asam dan lembab yang biasanya mengandung ion SO₄^2-, Cl^-, F^- dapat menyebabkan korosi sehingga meningkatkan resistansi kontak yang dapat menurunkan kemampuan membrane

Dalam memilih atau menentukan mana material atau rancangan terbaik yang akan digunakan dalam pembuatan fuel cell ini, pertama-tama yang harus dipelajari adalah berbagai hal yang mempengaruhi kondisi pada saat alat bekerja seperti temperatur, tekanan, dan kondisi elektrokimia yang berada dalam sel bahan bakar. Sebagai contoh, sisi reaktan pada sebuah lempeng bipolar PEMFC harus mampu mentolerir lingkungan yang sangat lembab, perubahan temperatur, bahan kimia yang reaktif, lingkungan yang sangat redoks, dan melacak hidrokarbon tertentu dan jenis-jenis anorganik dalam aliran gas. Pada bagian sisi yang lain dari lempeng bipolar ini, pendingin harus memiliki kestabilan kimia dan tidak menghasilkan berbagai jenis bahan yang berbahaya yang dapat merusak segel, lempeng, atau selang aliran. Pada waktu yang sama, komponen yang terhubung dengan pendingin seharusnya tidak memperburuk keadaan ini. Kebocoran pada pendingin harus diminimalisir karena hal tersebut dapat menyebabkan kerusakan yang bersifat temporer atau bahkan permanen sebagai akibat dari membrane yang terkontaminasi dan atau perubahan sifat-sifat pada elektroda.