Chandra Setiabudi 
Perkembangan kendaraan listrik terus mengalami kemajuan seiring meningkatnya kebutuhan terhadap transportasi yang lebih ramah lingkungan. Selama ini, kendaraan listrik berbasis baterai atau Battery Electric Vehicle (BEV) menjadi teknologi yang paling banyak diperbincangkan sebagai alternatif kendaraan bermesin pembakaran internal. Namun, di balik perkembangan tersebut, terdapat teknologi lain yang berpotensi memainkan peran penting dalam masa depan transportasi, yaitu Hydrogen Fuel Cell Electric Vehicle (FCEV).
Teknologi hydrogen fuel cell menawarkan pendekatan berbeda dalam menghasilkan energi listrik untuk menggerakkan kendaraan. Jika mobil listrik konvensional mengandalkan energi yang tersimpan di dalam baterai dan harus diisi ulang melalui sumber listrik eksternal, kendaraan fuel cell memproduksi listrik sendiri melalui reaksi kimia antara hidrogen dan oksigen. Proses tersebut menghasilkan energi listrik untuk menggerakkan motor sekaligus menghasilkan air sebagai produk samping.
Teknologi ini dinilai memiliki potensi besar, terutama untuk kendaraan yang membutuhkan jarak tempuh panjang, waktu pengisian energi singkat, serta kemampuan beroperasi dalam kondisi kerja berat.
Bagaimana Teknologi Hydrogen Fuel Cell Bekerja?
Hydrogen Fuel Cell merupakan perangkat elektrokimia yang mengubah energi kimia dari hidrogen menjadi energi listrik tanpa melalui proses pembakaran seperti pada mesin konvensional.
Pada kendaraan berbasis teknologi ini, hidrogen disimpan dalam tangki bertekanan tinggi. Ketika kendaraan dioperasikan, hidrogen dialirkan menuju fuel cell stack untuk menjalani reaksi elektrokimia dengan oksigen yang diambil dari udara.
Di dalam fuel cell, terdapat dua elektroda utama, yaitu anoda dan katoda, yang dipisahkan oleh membran elektrolit. Hidrogen yang masuk ke bagian anoda akan mengalami proses pemisahan menjadi proton dan elektron. Proton bergerak melewati membran, sedangkan elektron mengalir melalui rangkaian listrik eksternal sehingga menghasilkan arus listrik.
Listrik yang dihasilkan kemudian digunakan untuk menggerakkan motor listrik kendaraan. Sementara itu, proton, elektron, dan oksigen akan bereaksi di bagian katoda membentuk air dan menghasilkan panas.
Dengan mekanisme tersebut, kendaraan dapat bergerak menggunakan tenaga listrik tanpa menghasilkan emisi gas buang berupa karbon dioksida dari sistem penggeraknya. Produk samping utama dari proses fuel cell adalah air dan panas.
Perbedaan Hydrogen Fuel Cell dan Mobil Listrik Baterai
Meskipun sama-sama menggunakan motor listrik, kendaraan hydrogen fuel cell dan Battery Electric Vehicle memiliki sistem penyimpanan serta penyediaan energi yang berbeda.
Mobil listrik berbasis baterai menyimpan energi listrik dalam baterai berkapasitas besar. Energi tersebut digunakan untuk menggerakkan motor listrik dan harus diisi ulang melalui stasiun pengisian kendaraan listrik.
Sebaliknya, kendaraan hydrogen fuel cell menyimpan hidrogen dalam tangki khusus. Hidrogen tersebut kemudian diubah menjadi listrik ketika kendaraan beroperasi.
Salah satu keunggulan FCEV adalah waktu pengisian hidrogen yang relatif singkat. Dalam kondisi infrastruktur yang mendukung, pengisian tangki hidrogen dapat dilakukan dalam hitungan beberapa menit, mendekati waktu pengisian bahan bakar kendaraan konvensional.
Keunggulan lainnya adalah potensi jarak tempuh yang panjang tanpa harus membawa baterai berukuran sangat besar. Hal ini menjadikan teknologi fuel cell menarik untuk kendaraan komersial, bus, truk jarak jauh, serta kendaraan operasional yang membutuhkan waktu kerja panjang.
Namun, kendaraan listrik baterai memiliki keunggulan dari sisi efisiensi energi secara keseluruhan, ketersediaan infrastruktur pengisian, serta perkembangan ekosistem industri yang saat ini lebih matang.
Keunggulan Teknologi Hydrogen Fuel Cell
Salah satu daya tarik utama teknologi hydrogen fuel cell adalah rendahnya emisi langsung saat kendaraan beroperasi. Berbeda dengan mesin diesel atau bensin, sistem fuel cell tidak menghasilkan emisi karbon dioksida dari proses penggeraknya.
Teknologi ini juga menawarkan pengisian energi yang lebih cepat dibandingkan pengisian baterai berkapasitas besar. Keunggulan tersebut sangat relevan bagi kendaraan niaga yang harus memaksimalkan waktu operasional dan meminimalkan waktu berhenti.
Selain itu, hidrogen memiliki potensi untuk diproduksi menggunakan energi terbarukan melalui proses elektrolisis air. Apabila listrik yang digunakan berasal dari tenaga surya, angin, atau sumber energi bersih lainnya, hidrogen yang dihasilkan dapat memiliki jejak emisi karbon yang jauh lebih rendah.
Dalam jangka panjang, teknologi ini juga berpotensi mendukung sektor transportasi berat, termasuk kendaraan logistik, bus antarkota, hingga alat transportasi khusus di kawasan industri.
Tantangan Pengembangan Kendaraan Hidrogen
Meskipun menjanjikan, teknologi hydrogen fuel cell masih menghadapi sejumlah tantangan. Salah satunya adalah ketersediaan infrastruktur pengisian hidrogen yang belum merata. Berbeda dengan stasiun pengisian listrik yang semakin berkembang, stasiun pengisian hidrogen masih membutuhkan investasi besar dan fasilitas penyimpanan khusus.
Tantangan berikutnya adalah biaya produksi hidrogen. Saat ini, sebagian besar hidrogen dunia masih diproduksi menggunakan bahan bakar fosil. Hidrogen yang dihasilkan melalui proses tersebut belum sepenuhnya bebas emisi.
Produksi green hydrogen melalui elektrolisis menggunakan energi terbarukan menawarkan solusi yang lebih ramah lingkungan, tetapi biaya produksinya masih menjadi tantangan di banyak negara.
Penyimpanan hidrogen juga membutuhkan teknologi khusus karena gas ini memiliki kepadatan energi berdasarkan volume yang rendah. Untuk menyimpan hidrogen dalam jumlah memadai, kendaraan umumnya menggunakan tangki bertekanan tinggi, seperti sistem 700 bar pada sejumlah mobil penumpang FCEV.
Masa Depan Teknologi Hydrogen Fuel Cell
Sejumlah produsen otomotif dunia telah mengembangkan kendaraan berbasis hydrogen fuel cell. Toyota melalui Mirai dan Hyundai melalui Nexo merupakan contoh kendaraan penumpang yang menggunakan teknologi tersebut.
Pengembangan fuel cell juga mulai mendapat perhatian dalam sektor kendaraan komersial dan transportasi berat. Truk dan bus menjadi segmen yang menarik karena membutuhkan daya besar, jarak operasional panjang, serta waktu pengisian energi yang relatif singkat.
Ke depan, hydrogen fuel cell berpeluang menjadi salah satu bagian dari ekosistem transportasi rendah emisi. Namun, teknologi ini tidak serta-merta menggantikan kendaraan listrik berbasis baterai. Keduanya memiliki karakteristik, keunggulan, dan segmen penggunaan yang berbeda.
Pada akhirnya, keberhasilan hydrogen fuel cell sangat bergantung pada kemampuan industri mengembangkan teknologi yang lebih terjangkau, meningkatkan efisiensi produksi hidrogen, serta membangun infrastruktur pengisian yang memadai.
Jika berbagai tantangan tersebut dapat diatasi, hidrogen berpotensi menjadi salah satu sumber energi penting dalam transformasi transportasi masa depan, khususnya untuk kendaraan komersial dan sektor transportasi berat yang membutuhkan solusi mobilitas rendah emisi.
(CS)
