Perpustakaan Digital ITB

Transisi menuju energi bersih merupakan salah satu tantangan utama dalam penyediaan energi di masa depan, khususnya di Indonesia yang memiliki sumber daya energi terbarukan dan potensi besar dalam pengembangan hidrogen hijau. Fuel cell merupakan salah satu teknologi yang dapat memanfaatkan hidrogen untuk menghasilkan energi listrik. Namun, penelitian eksperimental mengenai solid oxide fuel cell (SOFC) di Indonesia masih terbatas karena tingginya biaya fabrikasi, pengujian, dan fasilitas pendukung. Oleh karena itu, pemodelan numerik dapat menjadi pendekatan yang praktis dan ekonomis untuk mempelajari kinerja SOFC. Penelitian ini menggunakan pendekatan Computational Fluid Dynamics (CFD) dengan perangkat lunak ANSYS Fluent untuk memodelkan SOFC sel tunggal dengan luas area aktif 3,61 cm². Model dikembangkan berdasarkan sel tunggal dari solid oxide fuel cell stack yang dilaporkan oleh S. Lee dkk., dengan kondisi operasi dan parameter sel yang disesuaikan dengan Laboratorium KPEE. Model terlebih dahulu diverifikasi menggunakan data polarisasi eksperimental S. Lee dkk., kemudian diterapkan untuk mengevaluasi konfigurasi SOFC berbasis parameter KPEE. Perilaku elektrokimia dimodelkan menggunakan modul SOFC dengan formulasi Butler–Volmer termodifikasi pada kondisi batas potensiostatik. Hasil verifikasi menunjukkan kesesuaian yang baik dengan data eksperimen, dengan densitas daya maksimum 0,955 W/cm² pada 0,6 V dan 1073 K serta total daya 3,45 W. Sementara itu, simulasi KPEE menghasilkan densitas daya maksimum 0,61 W/cm² pada 0,41 V dan 1073 K serta total daya 2,20 W. Penurunan densitas daya sebesar 36,1% terutama disebabkan oleh peningkatan polarisasi aktivasi akibat penurunan densitas arus pertukaran anoda sekitar 66%. Meskipun demikian, konfigurasi KPEE menunjukkan distribusi termal dan spesies yang lebih seragam, dengan variasi temperatur menurun dari 30,59 menjadi 9,85 K, variasi fraksi mol H? dari 0,23 menjadi 0,031, dan variasi fraksi mol H?O dari 0,237 menjadi 0,031. Rentang fraksi mol O? juga menjadi lebih sempit, dari 0,14–0,19 menjadi 0,190– 0,204, sedangkan densitas arus maksimum menurun sekitar 55%.