Rekayasa akustik: Barrier

Kebisingan merupakan bunyi-bunyian yang tidak diperlukan dan sifatnya mengganggu. Definisi ini menghasilkan dua aspek bising yaitu aspek fisik yang ditunjukkan dengan bunyi, dan juga aspek subjektif seperti asal bunyi dan keadaan pikiran dan temperamen penerima.

Bising yang cukup keras, di atas sekitar 70 dB, dapat menyebabkan kegelisahan (nervousness), kurang enak badan, kejenuhan mendengar, sakit lambung dan masalah peredaran darah. Bising yang sangat keras, di atas 85 dB, dapat menyebabkan kemunduran yang serius pada kondisi kesehatan seseorang pada umumnya, dan bila berlangsung lama kehilangan pendengaran sementara atau permanen dapat terjadi. Bising yang berlebihan dan berkepanjangan terlihat dalam masalah-masalah kelainan seperti penyakit jantung, dan tekanan darah tinggi.

1. Pengendalian bising yang dihasilkan pada sumber.

Pengendalian kebisingan pada sumbernya dapat dilakukan dengan memodifikasi mesin atau menempatkan peredam pada sumber getaran.

2. Pengendalian bising yang ditransmisikan

Pengendalian bising yang ditransmisikan melalui udara atau material lain minimal dapat dilakukan dengan dua cara yaitu insulasi dan absorbsi. Insulasi digunakan untuk menempatkan penghalang (barrier) antara bunyi dan suatu area atau orang yang dilindungi dari bising. Absorbsi digunakan untuk melindungi orang atau objek yang ditempatkan pada tempat yang sama dengan sumber bunyi.

3. Pengendalian bising pada penerima

Ketika pengontrolan bunyi di lingkungan gagal dilakukan, dapat diusahakan perlindungan terhadap manusia dengan pemakaian tutup telinga (earmuff), sumbat telinga (earplug), dan perlengkapan pelindung sejenis.

Pagar (barrier) adalah elemen luar bangunan yang sering dijumpai di Indonesia. Pagar dapat dimanfaatkan sekaligus sebagai peredam rambatan gelombang bunyi. Beberapa pertimbangan agar pagar juga dapat berperan sebagai peredam secara maksimal diuraikan sebagai berikut:

1. Faktor Posisi

Meski bunyi yang merambat dari sebuah sumber bunyi tersebar secara merata ke segala arah, namun bunyi yang diterima bangunan umulnya diperoleh dari perambatan bunyi secara mendatar atau pada sudut kemiringan tajam. Perambatan gelombang bunyi secara horizontal atau dalam sudut tajam dapat ditahan dengan elemen bangunan berposisi tegak (vertikal). Oleh karena itu elemen bangunan yang berupa elemen vertikal akan lebih berhasil mengatasi perambatan ini dibanding elemen horizontal, seperti yang terlihat pada gambar.

2. Faktor Perletakan

Elemen vertikal bangunan berupa pagar yang digunakan untuk menahan perambatan gelombang bunyi idealnya diletakkan sedemikian rupa agar menghasilkan peredaman terbaik. Secara garis besar terdapat tiga kemungkinan perletakan elemen vertikal, dengan asumsi bahwa letak sumber bunyi terpusat di tengah badan jalan. Ketiga perletakan tersebut dapat dilihat pada gambar.

a. Cenderung lebih mendekati sumber bunyi

Pada keadaan ini, elemen penghalang bangunan (seperti pagar) diletakkan dengan jarak tertentu dan berdiri sendiri (terpisah dari bangunan). Contohnya adalah pagar. Pada bangunan dengan luas lahan yang mencukupi, sangat dimungkinkan pagar diletakkan cukup jauh dari dinding muka bangunan. Dengan perletakan semacam ini maka gelombang

bunyi yang menyentuh ujung atas pagar, sebagian akan dibelokkan ke atas dan sebagian ke arah bawah. Oleh karena dinding muka bangunan berada pada jarak yang cukup jauh, maka pembelokan perambatan gelombang bunyi itu dimungkinkan untuk tidak langsung menuju ke bangunan, meskipun sebagian dari gelombang bunyi ini juga dimungkinkan untuk tetap merambat menuju dinding muka bangunan (Gambar bagian atas (a)).

b. Cenderung lebih mendekati bangunan

Pada keadaan ini elemen vertical diletakkan pada jarak cukup dekat dengan dinding muka bangunan. Hal ini terjadi pada bangunan dengan luas lahan kurang, hanya menyisakan lahan terbuka bagian depan yang jaraknya lebih pendek dari lebar setengah badan jalan. Gelombang bunyi yang mengenai permukaan pagar sebagian membelok ke atas dan sebagian besar sisanya langsung menuju dinding muka bangunan sehingga apabila pada

dinding muka bangunan dipasang jendela atau lubang ventilasi lainnya maka gelombang bunyi akan langsung masuk ke dalam bangunan. Keadaan ini kurang menguntungkan dibandingkan bila pagar cenderung lebih dekat ke sumber bunyi, karena lebih banyak bagian dari gelombang bunyi yang terbelokkan menuju bangunan. Hal ini dapat diperbaiki

dengan membuat pagar yang lebih tinggi, melebihi tinggi atap bangunan, agar pembelokan gelombang bunyi tidak menuju dinding muka bangunan (Gambar bagian bawah (c)).

c. Apabila perletakan (a) tidak dapat dicapai karena keterbatasan lahan, perletakan (c) dengan ketinggian pagar jauh melebihi bangunan lebih disarankan. Perletakan pagar yang lebih dekat dengan bangunan (c) lebih baik dibandingkan perletakan pagar di tengah-tengah antara garis tengah jalan dinding muka bangunan (posisi b). Pada keadaan ini pembelokan gelombang bunyi sebagian besar justru langsung menuju dinding muka bangunan, sekalipun pagar ditinggikan (Gambar bagian tengah (b)).

3. Faktor Berat dan Kerapatan Material

Menurut teori perambatan gelombang bunyi, material alam atau material bangunan yang memiliki berat tertentu lebih baik dalam meredam bunyi. Berat yang dimiliki tiap material mendukung material tersebut untuk bertahan pada posisinya untuk tidak mudah mengalami resonansi sehingga tidak meneruskan perambatan gelombang bunyi ke balik pembatas. Semakin berat dan tebal material atau lapisan material yang digunakan, semakin baik kemampuan redamnya, tidak saja karena menekan terjadinya resonansi, namun juga karena lebih mampu menyerap gelombang bunyi yang masuk melalui pori-porinya, dibandingkan material yang tipis dan ringan.

Puisi ::Solitude::

Aku ingin menyanyikan sepi

di tepi deburan ombak yang kehilangan kabar dari sahabatnya

Terdampar di suatu utopia

yang dikira berleha-leha atau berpura-pura mati

Aku ingin melagukan galau hati, gundah gulana

di tepi jurang menggema setengah gila

Yang mengira dirinya ada di keramaian

seolah banyak kawan yang datang bersahut-sahutan

Aku ingin mencorat-coret kata ‘diriku’ dalam setiap sajak yang ada

Tapi aku tak ingin tersisih dari lautan

dan tak ingin menjadi seonggok jiwa

yang menentang angin di ketinggian

Waru, 19 Mei 2012

Playing w/ my Samsung SGH-E590: Buildings

Rekayasa Instrumentasi: Teknik Trouble Shooting

Trouble shooting adalah suatu tindakan untuk mengetahui penyebab/menemukan penyebab/menemukan penyebab ketidakberfungsian/permasalahan pada suatu sistem. Secara garis besar teknik trouble shooting dapat diklasifikasikan menjadi:

_* Trouble Shooting yang Bersifat Mikro

Yaitu trouble shooting penyebab ketidakberfungsian sebuah instrumen. Trouble shootingnya dilakukan melalui pengecekan keberfungsian komponen-komponen penyusun instrumen tersebut. Langkah trouble shooting pada suatu instrumen adalah:

1). Lakukan identifikasi komponen penyusun instrumen, misal:

a. Instrumen sebagai alat ukur

b. Instrumen sebagai “final control element” (misal: control valve)

 

c. Instrumen sebagai kontroler (misal: PLC)

2). Lakukan pengujian pada masing-masing komponennya dengan cara memberikan sinyal input dan mengamati sinyal outputnya.

3). Jika ada salah satu komponen yang tidak berfungsi, maka komponen tersebut menjadi salah satu penyebab ketidakberfungsian instrumen.

_* Trouble Shooting yang Bersifat Makro

Yaitu trouble shooting penyebab ketidakberfungsian komponen-komponen yang ada pada suatu sistem (misal: sistem pengendalian plant). Trouble shootingnya dilakukan melalui pengecekan hubungan input dan output suatu komponen serta pengecekan jaringan penghubung antar komponen.

A. Trouble shooting pada sistem pengendalian sebuah plant

Langkah trouble shooting pada sistem pengendalian sebuah plant adalah:

1). Lakukan pengecekan keberfungsian field instrument dengan cara memberikan sinyal input besaran fisis dan mengamati sinyal outputnya.

2). Jika tidak ada masalah, lanjutkan dengan menguji jaringan komunikasi datanya.

3). Jika tidak ada masalah, lanjutkan dengan mengecek “junction box”nya.

4). Jika tidak ada masalah, lanjtkan dengan mengecek “control panel”.

B. Trouble shooting pada sistem sebuah proses plant

Langkah trouble shooting pada sistem sebuah proses plant adalah:

1). Buat diagram blok proses dari “raw material” sampai “product” dengan mempergunakan referensi “Process Flow Diagram”(PFD).

2). Lakukan analisa kerja setiap equipment penyusun sistem sebuah proses dengan mempergunakan “Mass & Heat Balance”.

3). Telusuri satu per satu kinerja dari setiap equipment sesuai dengan diagram blok.

Rekayasa Energi: Review Perbedaan Jenis dan Sifat Aliran Fluida

1. Laminar dan Turbulen

Orang yang pertama kali membedakan aliran laminar dan turbulen adalah Osborne Reynolds yang membuat bilangan Reynolds, Re = ρVD/μ. Aliran tersebut merupakan aliran dalam pipa.

a. Laminar

Aliran laminar terjadi apabila partikel-partikel fluida bergerak teratur dengan membentuk garis lintasan kontinyu dan tidak saling berpotongan. Aliran laminar mempunyai kecepatan alir yang rendah dengan kekentalan yang besar. Aliran laminar mempunyai bilangan Reynolds < 2100. Untuk aliran laminar dalam pipa, hanya terdapat satu komponen kecepatan yaitu

b. Turbulen

Aliran turbulen terjadi apabila partikel-partikel fluida bergerak tidak teratur dan garis lintasannya saling berpotongan. Aliran turbulen mempunyai kecepatan alir yang besar dengan kekentalan yang rendah. Aliran turbulen mempunyai bilangan Reynolds > 4000. Untuk aliran turbulen dalam pipa, komponen kecepatannya merupakan komponen acak yaitu 

2. Newtonian dan non-Newtonian

a. Newtonian

Fluida Newtonian adalah fluida yang tegangan gesernya linier terhadap laju regangan geser atau laju deformasi angular. Tegangan geser ini merupakan interaksi antara fluida dengan batas padat yang diberi gaya pada suatu luasan efektif. Sedangkan regangan geser adalah perpindahan sudut antara titik-titik awal fluida saat luasan efektif diam dengan titik-titik fluida setelah luasan efektif diberi suatu gaya dengan kecepatan tertentu.

Pada fluida Newtonian, viskositasnya tetap dan tidak akan berubah meskipun terdapat gaya yang bekerja. Contoh fluida Newtonian adalah air.

b. non-Newtonian

Fluida non-Newtonian adalah fluida yang tegangan gesernya tidak linier terhadap laju regangan geser. Pada fluida non-Newtonian, viskositasnya berubah bila terdapat gaya yang bekerja. Perubahan ini dapat berupa viskositas yang mengecil, contohnya cat lateks yang digoreskan pada dinding, dan juga viskositas yang membesar, contohnya pada adonan, misalnya campuran air dan tepung.

3. Compressible dan incompressible

a. Compressible

Fluida yang compressible adalah fluida yang kerapatannya dapat berubah karena perubahan tekanan dan temperatur. Contoh fluida compressible adalah gas nitrogen dan oksigen.

b. Incompressible

Fluida yang incompressible adalah fluida yang kerapatannya konstan terhadap perubahan tekanan. Contoh fluida incompressible adalah air.

4. Inviscid dan Viscous

a. Inviscid

Fluida inviscid adalah fluida yang tidak viscous. Viskositas muncul karena adanya tegangan geser atau gesekan fluida. Fluida seperti udara mempunyai viskositas kecil sehingga dapat diabaikan. Tegangan normal pada fluida inviscid tidak tergantung pada arah. Aliran inviscid digunakan dalam mengembangkan persamaan Bernoulli.

Persamaan Bernoulli:

    

Persamaan Bernoulli untuk aliran inviscid:

b. Viscous

Fluida memiliki sifat viscous (viskositas), dimana fluida selalu melekat pada batas padat fluida. Meskipun fluida ini bergerak, fluida akan selalu melekat pada batas padat yang melingkupinya. Fluida yang bergerak dapat menimbulkan tegangan geser. Tegangan geser (τ) ini merupakan interaksi antara fluida dengan batas padat yang diberi gaya (P) pada suatu luasan efektif (A). Interaksi yang terjadi berupa pertemuan permukaan antara benda padat dan fluida yang kemudian terjadi kesetimbangan, dimana tegangan geser yang muncul pada suatu luasan efektif besarnya akan sebanding dengan gaya yang bekerja pada batas padat. Ini dapat dituliskan pada persamaan:

                                                          P = τ.A

Pada eksperimen dengan suatu fluida yang ditempatkan diantara dua pelat sejajar yang lebar dimana pelat atas dapat digerakkan, sedangkan yang lainnya diam, terlihat bahwa tegangan geser yang terjadi akan menimbulkan regangan geser. Ketika pelat atas digerakkan, akan trerjadi perpindahan sudut (δβ) antara titik-titik awal fluida saat pelat atas diam dengan titik-titik fluida setelah pelat atas digerakkan dengan gaya P sejauh δa dengan kecepatan U tertentu. Perbedaan sudut inilah yang disebut regangan geser. Kemudian dengan memperhitungkan variabel yang ada, seperti gaya yang bekerja, tegangan geser, regangan geser, gradien kecepatan pelat, dan jarak pergerakkan pelat, ditemukan suatu hubungan dalam persamaan:

                              

Nilai viskositas tergantung pada jenis fluida dan temperatur fluida, dimana semakin besar temperatur viskositasnya akan semakin kecil.

5. Steady dan Unsteady

a. Steady

Steady berarti tunak (tetap/konstan). Aliran fluida yang tunak adalah aliran dimana pada sebuah garis arus tertentuvariabel dari aliran seperti kecepatan, tekanan, kerapatan, dan debit fluida tersebut hanya dalam fungsi s, yaitu lokasi (posisi partikel) diswepanjang garis arus tersebut (V = V(s), P = P(s), ρ = ρ(s), Q = Q(s)). Hal ini dapat diartikan bahwa dapat terjadi perubahan pada variabel tersebut pada suatu tempat tertentu, tetapi akan konstan terhadap waktu. Hal ini dapat dinyatakan sebagai berikut:

                                    

Aplikasi dari aliran tunak ini ada pada persamaan Bernoulli, dimana asumsi-asumsi yang digunakan pada persamaan tersebut bahwa kecepatan alirannya konstan terhadap waktu.

                                      

 

b. Unsteady

Usteady berarti tak tunak. Aliran fluida yang tak tunak adalah aliran dimana pada sebuah garis arus tertentu variabel aliran, seperti kecepatan, tekanan, kerapatan, dan debit fluida, tidak hanya dalam fungsi s melainkan juga dalam fungsi waktu (V = V(s, t), P = P(s, t), ρ = ρ(s, t), Q = Q(s, t)). Hal ini dapat diartikan bahwa dapat terjadi perubahan variabel tersebut pada suatu tempat tertentu dan juga berubah dengan waktu. Sehingga untuk mendapatkan percepatan aliran digunakan persamaan:

                                    

Ketidak-tunakan iniyang menjadi kelemahan dari persamaan awal Bernoulli. Namun kemudian dapat dimodifikasi dengan menyisipkan efek ketidak-tunakan, sehingga persamaan menjadi:

            

6. Onephase dan Multiphase

a. Onephase

Aliran fluida onephase adalah aliran fluida yang dalam satu alirannya hanya berupa satu wujud zat. Misalnya dalam suatu sistem perpipaan PDAM, fluida yang dialirkan adalah air dalam bentuk cair mulai dari kolam penampung hingga mulut keran konsumennya.

b. Multiphase

Aliran fluida multiphase adalah aliran fluida yang dalam satu alirannya dapat terdiri dari dua atau lebih wujud zat yang perubahannya terjadi secara simultan. Misalnya dalam kolom destilasi, fluida yang mengalir mula-nula berupa uap yang kemudian setelah didestilasi berubah menjadi cairan. Contoh lain adalah pada sistem boiler dan kondensor dimana wujud fluida yang mengalir berupa steam-cair.

7. Internal flow dan External flow

a. Internal flow

Aliran dalam adalah aliran yang mengalir melalui saluran tertutup. Contohnya lairan dalam pipa dan sambungan. Pada daliran dalam, gaya yang berperan adalah gaya inersia dan viskositas. Analisis aliran ini memperhitungkan geometri sistem yng berupa dimensi panjang. Selain itu, analisis aliran ini juga memperhitungkan tingkat kekasaran permukaan dalam yang bersentuhan dengan sistem aliran.

b. External flow

Aliran luar berarti aliran yang melewati benda-benda yang terendam dalam fluida. Contohnya aliran air disekitar kapal selam dan aliran udara disekitar bola golf yang tengah melambung di udara. Analisis aliran ini memperhitungkan geometri benda, yaitu benda dua dimensi, simetri sumbu, dan tiga dimensi. Selain itu, analisis aliran ini juga mempertimbangkan karakteristik benda, apakah benda tersubut dibuat mulus seperti arur (seperti mobil balap) atau tumpul (seperti parasut).

8. Rotational dan Irrotational

a. Rotational

Aliran rotasional terjadi apabila setiap partikel fluida mempunyai kecepatan sudut terhadap pusat massanya. Hal ini dapat diartikan bahwa aliran rotasional (partikel fluida yang berotasi) terjadi apabila distribusi kecepatan tidak merata.

b. Irrotational

Aliran tak rotasional terjadi apabila distribusi kecepatan di tiap dinding batas merata sehingga patikel fluida tersebut tidak berotasi terhadap pusat massanya.

Rekayasa Instrumentasi: Control Valve

Control valve adalah instrumen yang digunakan untuk memanipulasi suatu aliran dengan cara mengatur buka-tutup katup. Control valve adalah katup (valve) yang berfungsi untuk memanipulasi variabel proses atas perintah sinyal kontrol (analog dengan prosentase bukaan valve).
Ada beberapa bentuk pergerakan bukaan/tutupan valve:
- pneumatic air    - solenoid    - self actuated
- hydraulic          - motorize

Komponen-komponen control valve jika ditinjau sebagai sebuah sistem, terdiri dari:
- Regulator Pneumatic Air
  Berfungi untuk mengatur suplay “Pneumatic Air” ke I/P agar mencapai 15 psi.
- I/P converter
  Berfungi untuk mengubah sinyal listrik (4 mA – 20 mA) dari kontroler menjadi sinyal pneumatik (3 psi – 15 psi).
- Actuator
   Berfungsi untuk menggerakkan stem valve (batang penutup katup) sesuai dengan sinyal pneumatik yang berasal dari I/P.
- Positioner
  Berfungsi untuk memposisikan prosentase bukaan valve sesuai dengan karakteristik control valve.

                                

                                                    Gambar Diagram Blok Sistem Control Valve

Karakteristik valve adalah suatu fungsi bukaan valve yang direpresentasikan oleh prosentase aliran yang keluar dari control valve terhadap prosentase bukaan control valve. Karakteristik valve ditunjukkan oleh kurva berikut:

                                          
                                                 Gambar Kurva Karakteristik Control Valve

Menurut kurva diatas, maka karakteristik control valve ada 3, yaitu:
1. Quick opening
2. Linear
3. Equal procentage

Pemilihan salah satu karakteristik control valve tergantung pada dinamika proses (plant), dalam hal ini adalah pertimbangan kecepatan perubahan variabel proses yang diakibatkan oleh perubahan variabel manipulasi.

Rekayasa Energi: Fuel Cell - Sel Bahan Bakar

Berdasarkan atas perbedaan elektrolit yang digunakan, fuel cell dapat dibagi menjadi empat tipe. Keempat tipe tersebut, suhu dan skala energi yang dihasilkan berbeda. Dari empat tipe tersebut dapat dibagi lagi menjadi dua tipe, yaitu yang bekerja pada suhu tinggi (dua tipe) dan pada suhu rendah (dua tipe):

1.Tipe pada suhu tinggi adalah MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC (Solid Oxide Fuel Cell).     Kedua tipe ini bekerja pada suhu 500°C-1000°C. Suhu tinggi akan mempercepat reaksi sehingga katalis (Pt) tidak diperlukan pada tipe ini. MCFC bekerja pada suhu 650°C, dan elektrolit yang digunakan adalah garam karbonat (Li2CO3, K2­CO3, dll) dalam bentuk larutan. Sedangkan SOFC, bekerja pada suhu 1000°C, dengan keramik padat (misal, ZrO2) sebagai elektrolitnya.

2.Tipe pada suhu rendah adalah PAFC (Phosphoric Acid Fuel Cell) dan PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Kedua tipe ini bekerja pada suhu dibawah 200°C. Tipe ini cepat teraktifasi karena beroperasi pada suhu yang lebih rendah, namun karena suhu rendah tersebut tipe ini membutuhkan katalis (Pt) sebagai elektrodanya yang harganya cukup mahal. PAFC bekerja pada suhu 200°C, dan asam fosfat (H3PO4) sebagai elektrolitnya. PEMFC bekerja pada suhu dibawah 100°C, membran polimer sebagai elektrolitnya.

Berdasarkan material elektrolitnya terdapat beberapa jenis fuel cell, yaitu:
A.Alkaline Fuel Cell (AFC)
B.Phasphoric Acid Fuel Cell (PAFC)
C.Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)
D.Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
E.Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
F.Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
G.Regenerative Fuel Cells (RFC)
H.Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC)

A.Alkaline Fuel Cell (AFC)
Alkali Fuel Cell (AFC) ini, menggunakan elektrolit larutan kalium hidroksida atau larutan alkali. Suhu pengoperasian antara 150°C-200°C dengan menggunakan bahan bakar hidrogen dan oksigen murni.

                                              Gambar 1. AFC dan Kesetimbangan Reaksi

Mekanisme kerjanya dimulai dari reaksi air. Oksigen di katoda menghasilkan ion hidroksil (OH-) yang melewati elektrolit menuju sisi anoda. Di anoda hidrogen akan bereaksi dengan ion hidroksil menghasilkan air dan membebaskan elektron. Elektron dari anoda keluar sebagai tenaga listrik kemudian kembali ke sisi katoda. Di sisi katoda elektron bereaksi dengan oksigen dan air menghasilkan ion hidroksil kembali.
Sel bahan bakar alkali dapat mencapai efisiensi pembangkitan listrik sampai 70 persen. Namun, merekasangat rentan terhadap pencemaran karbon, sehingga membutuhkan hidrogen murni dan oksigen murni. Pengotor dalam AFC dapat menyebabkan reaksi samping dan karbondioksida akan bereaksi dengan elektrolit membentuk endapan karbonat yang akan menutup permukaan katalis dan menghambat reaksi dipermukaan anoda dan katoda.

B.Phasphoric Acid Fuel Cell (PAFC)
Pada sel bahan bakar asam fosfat (PAFC), asam fosfat digunakan sebagai elektrolit dan emas putih (Pt) sebagai anoda dan katoda. Bahan bakarnya menggunakan hidrogen dan oksigen. Suhu pengoperasiannya 120°C-200°C.

                                          Gambar 2. PAFC dan Kesetimbangan Reaksinya

Prinsip kerjanya adalah: hidrogen pada sisi anoda dioksidasi menjadi proton dan elektron. Melalui elektrolit, proton berpindah dari anoda ke katoda. Elektron keluar dari sel melalui extenal circuit sebagai energi listrik dan kemudian kembali ke katoda. Di sisi katoda, elektron, proton, dan oksigen bereaksi menghasilkan air. Efisiensi PAFC ini rendah sekitar 40% - 50%, tetapi sudah mulai dikomersialkan untuk menghasilkan listrik 200 kW sampai dengan 11MW.

C.Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)
Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC) menggunakan garam natrium karbonat sebagai elektrolit. Garam karbonat dipanaskan 650°C sehingga meleleh. Lelehan garam dapat menghantarkan ion karbonat melalui elektrolit dari katoda ke anoda. Di sisi anoda ion karbonat bereaksi dengan hidrogen menghasilkan air, karbondioksida, dan electron MCFC. Electron ini sebagai tenaga listrik dan kembali ke katoda. Oksigen dari udara dan karbondioksida bereaksi dengan elektron membentuk ion karbonium yang dihantar oleh elektrolit menuju ke sisi anoda kembali. Reaksi berlangsung pada suhu 650°C.
MCFC ini menggunakan katalis Nikel yang lebih murah dari pada platina. Pada suhu operasi 650°C batu bara lebih sesuai untuk bahan bakar sel. MCFC telah dibuat untuk memproduksi energi listrik sebesar 2 MW.

                                           Gambar 3. MCFC dan Kesetimbangan reaksinya

D.Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)
Elektrolit SOFC menggunakan bahan keramik seperti kalsium oksida atau zircrnium oksida. Suhu operasi 700°C-1000°C. pada suhu tinggi ion oksigen bermuatan negatif bergerak melalui kristal menuju anoda. Sementara itu, molekul hidrogen di anoda dioksidasi oleh ion oksigen menghasilkan ion hidrogen dan membebaskan elektron. Elektron keluar dari sistem melalui external circuit untuk listrik dan masuk ke sisi katoda.
Kelemahan dari SOFC adalah bekerja pada suhu tinggi yang mengakibatkan waktu start up dan start down lama. Selain itu, suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan oksida padat pecah. Sedangkan keunggulannya adalah  limbah panas dapat digunakan kembali sebagai pembangkit listrik.

                                             

                             Gambar 4. Solid Oxide Fuel Cell (SOFC) dan kesetimbangan reaksinya  

E.Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC)
Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) adalah PEFC yang berbahan bakar hidrogen. PEMFC menggunakan dua katoda sehingga reaksi di masing-masing elektroda adalah reaksi setengah sel, sedangkan bila reaksi terjadi antara anoda dan katoda dinamakan reaksi total sel. Elektrolit PEMFC adalah membrane pertukaran proton, yaitu material yang berbentuk seperti plastik pembungkus yang hanya dapat mengalirkan ion bermuatan positif. Sedangkan elektron yang bermuatan negative tidak akan melalui membran ini. Katalis yang diguakan adalah lembaran kertas karbon yang diberi selapis tipis bubuk platina.
Pada satu unit sel bahan bakar terjadi reaksi di anoda dan katoda. Reaksi yang terjadi pada anoda adalah 2H2 --> 4H+ + 4e-. Sementara reaksi yang terjadi pada katoda adalah O2 + 4H+ + 4e-  2H2O. hasil samping reaksi ini adalah aliran elektron yang menghasilkan arus listrik serta energi panas dari reaksi.

                                           Gambar 5.Proton Exchange Membrane Fuel Cell

F.Direct Methanol Fuel Cell (DMFC)
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) adalah sel bahan bakar yang menggunakan membran penukar proton sebagai penghubung antara reaksi di katoda dan anoda. Membran ini menggunakan metanol sebagai sumber energi. Maksud dari kat direct pada direct methanol fuel cell adalah sel bahan bakar ini langsung memanfaatkan metanol untuk menghasilkan energi. Komponen dasar DMFC adalah satu set elektroda (katoda dan anoda) yang dipsahkan oleh sebuah membran. Katoda disini juga berfungsi sebagai katalis. Katoda yang biasa digunakan adalah Platina (Pt).

                                                     Gambar 6. Direct Methanol Fuel Cell

Pada gambar 7, terlihat di sisi anoda metanol dan air diinjeksikan ke dalam batch reaksi dengan kecepatan konstan. Tumbukan dengan katalis membantu terjadi reaksi konversi metanol secara katalik menjadi proton, CO2, dan elektron. Gas CO2 dikeluarkan dari sistem sementara proton bergerak menyebrangi membran menuju katoda yang kemudian bereaksi dengan oksigen menghasilkan air. Tumpukkan elektron di anoda menghasilkan beda potensial yang memaksa elektron dari reaksi konversi tersebut mengalir dalam sebuah sirkuit arus, dipakai sebagai arus searah oleh peralatan eltronik, kemudian sampai di katoda sehingga mentempurnakan reaksi pembentukan molekul air. Limbah dari DMFC adalah air dan gas CO2 dalam jumlah kecil.  

G.Regenerative Fuel Cells (RFC)
Regenerative Fuel Cells (RFC) memisahkan air untuk menghasilkan hidrogen dan oksigen dengan bantuan energi yang dihasilkan sel surya. Hidrogen dan oksigen dipancing pada regenerasi sel bahan bakar, menghasilkan energi listrik, panas, dan air. Air yang dihasilkan kemudian disirkulasikan ulang pada elektrolisis dari sel bahan bakar regenaritif dan proses berulang kembali.

                                       

                                                       Gambar 7. Regenerative Fuel Cell

H.Zinc-Air Fuel Cell (ZAFC)
Dalam sel bahan bakar  seng-udara, terdapat difusi gas elektroda (Gde), seng anoda yang dipisahkan oleh elektrolit, dan beberapa bentuk pemisah mekanis. Gde adalah membran permeabel yang memungkinkan oksigen atmosfer melewatinya. Setelah oksien dikonversikan menjadi ion hidroksil dan air, ion hidroksil akan melakukan perjalanan melalui suatu elektrolit, dan mencapai anoda seng. Di sini, ia bereaksi dengan seng, dan bentuk oksida seng. Proses ini menciptakan potensial listrik, ketika satu set sel ZAFC yang terhubung, potensi listrik gabungan dari sel-sel ini dapat digunakan sebagai sumber tenaga listrik. Dalam sistem loop tertutup, listrik diciptakan sebagai seng dan oksigen dicampur dalam kehadiran elektrolit, menciptakan oksida seng. Setelah bahan bakar habis, sistem dihubungkan ke grid dan proses terbalik, meninggalkan sekali lagi pellet seng murni bahan bakar.

                                                 

                                                     Gambar 8. Zinc Air Fuel Cell (ZAFC)