Fuel cell adalah perangkat elektrokimia yang mengonversi energi kimia dari bahan bakar langsung menjadi listrik melalui reaksi elektrokimia. Salah satu jenis fuel cell yang paling populer adalah Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar dan oksigen sebagai oksidator. Pada sistem ini, hidrogen dioksidasi di anoda menjadi proton dan elektron. Proton kemudian bergerak melalui membran elektrolit (Proton Exchange Membrane) menuju katoda, di mana ia bereaksi dengan oksigen membentuk air, sementara elektron mengalir melalui sirkuit eksternal untuk menghasilkan listrik.
Sedangkan dalam konteks pemanfaatan biohidrogen dari limbah kulit pinang, hidrogen yang dihasilkan dari fermentasi tersebut dapat dimasukkan ke dalam sistem PEMFC untuk menghasilkan listrik secara efisien. Salah satu komponen kunci dari teknologi ini adalah membran elektrolit, yang bertugas untuk memfasilitasi perpindahan proton dari anoda ke katoda. Membran yang digunakan harus memiliki konduktivitas proton yang tinggi, stabilitas kimia, dan daya tahan mekanik yang baik.
Peran Membran Komposit Kitosan dalam PEMFC
Kitosan, yang merupakan turunan dari kitin dan dapat diekstraksi dari rumput laut coklat (Sargassum sp), telah menarik perhatian sebagai bahan membran potensial dalam sistem PEMFC. Kitosan memiliki sifat biokompatibel, murah, dan dapat dimodifikasi untuk meningkatkan konduktivitas proton. Pada inovasi terbaru, kitosan dapat dikompositkan dengan bahan-bahan lain, seperti fosfat, untuk membentuk membran komposit kitosan yang lebih efisien dalam konduksi proton.
Selanjutnya, apabila ditinjau lebih dalam, biohidrogen dari pinang berpotensi menjadi bahan bakar fuel cell dalam menghasilkan energi listrik yang dapat disimpan. Fuel cell merupakan perangkat elektrokimia yang dapat mempertemukan hidrogen dengan oksigen untuk menghasilkan energi listrik, beserta panas dan air. Ada bebrapa jenis fuel cell yang yang saat ini dikembangkan, yaitu Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC), Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) dan Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Diantara jenis fuel cell yang ada jenis yang paling efektif digunakan adalah Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) karena efisiensi konversinya mencapai 50 %, operasionalnya yang mudah dan relative cepat, menggunakan membrane elektrolit yang dapat menghindari proses korosi, dapat dioperasikan pada temperature rendah dan bebas polusi (Mutmainnah, 2021).
Pada kasus ini, kitosan yang terfosforilasi dari Sargassum sp telah terbukti meningkatkan performa membran dalam PEMFC. Fosforilasi meningkatkan konduktivitas proton membran, memungkinkan proses pemindahan proton lebih efisien dalam kondisi operasional fuel cell. Selain itu, sifat kitosan yang ramah lingkungan dan mudah terurai menjadikannya pilihan yang lebih berkelanjutan dibandingkan membran sintetis berbasis fluor yang banyak digunakan saat ini. Melalui penggunaan membran komposit kitosan ini, sistem PEMFC dapat berjalan lebih efisien, menjadikan limbah kulit pinang sebagai sumber biohidrogen yang lebih kompetitif dan ekonomis.
Potensi Pengembangan di Indonesia
Indonesia, dengan keberagaman sumber daya alamnya, termasuk limbah kulit pinang yang melimpah dan potensi besar produksi rumput laut, memiliki peluang yang sangat baik untuk mengembangkan teknologi ini. Limbah kulit pinang yang dihasilkan dari berbagai wilayah di Indonesia dapat dimanfaatkan secara lokal untuk produksi biohidrogen, sekaligus mengurangi beban limbah pertanian. Selain itu, kitosan dari rumput laut dapat diproduksi secara berkelanjutan sebagai bahan dasar membran komposit, yang akan mengurangi ketergantungan pada bahan membran impor yang mahal dan kurang ramah lingkungan.
Pengembangan teknologi fuel cell berbasis biohidrogen dan membran komposit kitosan juga sejalan dengan upaya pemerintah Indonesia untuk meningkatkan penggunaan energi terbarukan. Selain itu, inovasi ini dapat berkontribusi dalam mencapai target pengurangan emisi karbon sesuai dengan komitmen Indonesia dalam Perjanjian Paris.
Kesimpulan
