Cara Kerja dan Proses Kimia Pembangkit Listrik pada Mobil Hidrogen atau FCEV, Tanpa Emisi dan Menggunakan Sumber Energi Terbarukan

Pemerintah Indonesia telah menetapkan peta jalan hidrogen dan amonia di dalam negeri sebagai upaya memberikan landasan yang kokoh dan komperhensif terkait pemanfaatan bahan bakar alternatif dengan memanfaatkan sumber energi baru terbarukan. 

Dikutip dari Kompas.com, diharapkan berbagai industri termasuk sektor otomotif mulai melirik pengembangan energi tersebut seperti yang dilakukan beberapa negara. Di global jenis kendaraan hidrogen dikenal dengan Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV) seperti pada Toyota Mirai Gen-2.

Proses Kimia Pembangkit Listrik pada Mobil Hidrogen

Pada dasarnya fuel cell adalah alat konversi elektrokimia yang mengubah hidrogen yang bereaksi dengan oksigen menjadi air melalui proses elektrolisis. Adapun proses elektrolisis memisahkan atau memecah molekul air jadi gas hidrogen dan oksigen dengan cara mengalirkan arus listrik ke elektroda tempat larutan elektrolit (air dan katalis) berada. 

Dari proses ini kemudian akan menghasilkan energi listrik. Proses hidrogen pada kendaraan terjadi di dalam fuel cell, di mana ada hidrogen (H2) yang lantas bereaksi dengan oksigen (O2) dari udara melalui proses elektrokimia yang menghasilkan listrik, air (H2O), dan panas. 

Mudahnya, hidrogen berasal dari satu atau lebih tangki di dalam mobil sementara oksigen berasal dari udara sekitar. Hal yang dihasilkan reaksi ini adalah energi listrik, panas, dan air, yang keluar melalui knalpot sebagai uap air sehingga bebas emisi alias zero emission.

Listrik yang dihasilkan dalam sel bahan bakar memiliki dua jalur, tergantung pada situasi spesifik. Pertama, listrik mengalir ke motor listrik dan langsung menggerakkan kendaraan. Berikutnya, listrik mengisi daya baterai yang berfungsi sebagai penyimpanan sementara hingga energi dibutuhkan untuk berkendara. 

Baterai ini lebih kecil daripada mobil listrik murni yang akan terus-menerus diisi ulang oleh sel bahan bakar. Mobil hidrogen juga dapat memulihkan atau mengisi energi lewat pengereman. Dalam proses ini, motor listrik mengubah energi kinetik saat pengereman, kembali menjadi energi listrik dan menyalurkannya ke baterai.

Sumber Energi Untuk Mengoperasikan Motor Listrik

Sama dengan Battery EV, Hybrid EV, dan Plug-In Hybrid EV, Toyota Mirai mengandalkan motor listrik untuk memutar as roda. Saat mulai berjalan, FCEV ini menggunakan tenaga listrik yang dismpan oleh baterai, untuk melaju dengan mulus dan senyap. 

Ketika berkendara normal, fuel cell akan mengambil alih sumber tenaga ke motor listrik. Fuel cell akan mengisi baterai ketika berada di level yang membutuhkan. Baterai dan fuel cell akan bekerjasama ketika membutuhkan akselerasi kuat. 

Dengan energy regenerative system, energi kinetik dari pengurangan kecepatan dan pengereman, dikonversi menjadi energi listrik yang disimpan di baterai. Prinsip kerjanya mengingatkan pada Hybrid EV Toyota yang fleksibel dalam memproduksi dan menyalurkan tenaga.

Peningkatan Performa Mirai Gen-2

Toyota mengklaim ada ubahan dalam sistem pengolahan gas hidrogen dan tangki penyimpan yang membuat Mirai memiliki jarak tempuh lebih jauh hingga 30% dari pendahulunya. Baterai Lithium-ion memiliki kemampuan menyimpan listrik yang lebih optimal dan bermanfaat ketika dibutuhkan akselerasi lebih kuat.

Tenaga mencapai 182 PS, jarak tempuhnya ikut meningkat menjadi sekitar 850 km. Mirai juga direvisi agar memiliki aliran tenaga yang lebih halus dan tidak seketika ala mobil listrik, namun tetap responsif ketika dibutuhkan.

Durasi pengisian tangki hidrogen hingga penuh hanya dalam waktu 3 menit dengan menggunakan 700 Pascal HRS (Hydrogen Refueling Station). FCEV ini menggunakan sumber energi terbarukan yang tersedia luas di alam yang dapat diolah menjadi gas hidrogen.

Dengan segala keunggulannya, kendaraan elektrifikasi jenis FCEV diyakini cocok sebagai mobility solution masa depan di Indonesia. Berlimpahnya sumber daya alam untuk memproduksi gas hidrogen, memberikan peluang untuk mengurangi pemakaian BBM fosil yang semakin mahal dan langka.