Nanoteknologi itu apa?

Apasih Nanoteknologi itu?

Mungkin kalian sudah sering mendengan isu tentang Nanoteknologi, namu apakah nanotkenologi itu? Simak penjelasan berikut ini.

SEKARANG ini dunia sedang mengarah pada revolusi nanoteknologi di mana dalam periode 2010 sampai 2020 akan tejadi percepatan luar biasa dalam penerapan nanoteknologi di dunia industri. 

Sudah menjadi rahasia umum bahwa negara-negara maju di dunia, seperti Amerika Serikat, Jepang, Australia, Kanada dan negara-negara Eropa, serta beberapa negara Asia, seperti Singapura, Cina, dan Korea tengah giat-giatnya mengembangkan suatu cabang baru teknologi yang populer disebut Nanoteknologi. 

Milyaran dollar dana mulai dikucurkan di negara-negara ini, di berbagai bidang penelitian. Semuanya berlomba-lomba menggunakan kata kunci Nanoteknologi. Sebenarnya apa itu nanoteknologi? Dan mengapakah begitu banyak peneliti di berbagai negara berlomba-lomba memasuki bidang yang satu ini? Seberapa luaskah ruang lingkupnya? Mengapakah baru beberapa tahun ini terjadi boom nanoteknologi? 

Sesuai dengan namanya, nanoteknologi adalah teknologi pada skala nanometer, atau sepersemilyar meter. Indonesia memiliki peluang untuk mengatasi ketertinggalan dari negara lain melalui pengembangan nanoteknologi atau teknologi berskala satu per satu miliar meter. 

Dengan nanoteknologi, kekayaan sumber daya alam Indonesia dapat diberi nilai tambah guna memenangi persaingan global. Dengan menciptakan zat hingga berukuran satu per miliar meter (nanometer), sifat dan fungsi zat tersebut bisa diubah sesuai dengan yang diinginkan. 

Dengan nanoteknologi pula, kekayaan alam menjadi tak berarti karena sifat-sifat zat bisa diciptakan sesuai dengan keinginan. Karena itu, kita harus mampu memberi nilai tambah atas kekayaan alam kita. 

Nanoteknologi, teknologi berbasis pengelolaan materi berukuran nano atau satu per miliar meter, merupakan lompatan teknologi untuk mengubah dunia materi menjadi jauh lebih berharga dari sebelumnya.

Dengan menciptakan zat hingga berukuran satu per miliar meter (nanometer), sifat dan fungsi zat tersebut bisa diubah sesuai dengan yang diinginkan.

Sedangkan nanomaterial merupakan landasan utama dalam rantai pengembangan produk nanoteknologi. Belum lagi teknologi mikro-elektronik berbasis silikon (1 mikrometer = 0,001 milimeter) yang mendominasi seluruh aspek kehidupan manusia bisa dikuasai, dunia sudah memasuki era baru yang disebut nanoteknologi. Ini adalah rekayasa material dalam orde nanokristal (1 nanometer = 0,000001 milimeter). 

Material apa pun selama dapat dibuat dalam bentuk nanokristal akan menghasilkan sifat yang mencengangkan dan bahkan tidak pernah ada di alam ini. Diperkirakan tahun 2010, produk-produk industri dalam skala apa pun akan menggunakan material hasil rekayasa nanoteknologi. Perkembangan pesat ini akan mengubah wajah teknologi pada umumnya karena nanoteknologi merambah semua bidang ilmu. 

Tidak hanya bidang rekayasa material seperti komposit, polimer, keramik, supermagnet, dan lain-lain. Bidang-bidang seperti biologi (terutama genetika dan biologi molekul lainnya), kimia bahan dan rekayasa akan turut maju pesat. 

Teknologi canggih yang mulai populer pada beberapa tahun terakhir ini benar-benar merupakan teknologi si mungil. Mungil karena melibatkan rekayasa partikel-partikel berukuran superkecil, yang kemudian sering disebut dengan istilah "nano". Istilah ini berasal dari kata Nanos (bahasa Yunani) yang berarti satu per satu miliar. 

Jadi 1 nanometer (nm) sama dengan 12048 meter. Nanoteknologi merupakan teknologi yang melibatkan atom dan molekul dengan ukuran lebih kecil dari 1.000 nanometer. Itu berarti ukurannya bisa mencapai 100.000 kali lebih kecil dari diameter sehelai rambut

manusia. Superkecil, supermungil. Tetapi ini bukan berarti manfaatnya juga mungil. Yang mungil ini justru memiliki potensi sangat besar dalam memberikan jawaban dan penyelesaian berbagai masalah kompleks di dunia. 

Mulai dari dunia kesehatan, masalah pangan, masalah lingkungan, masalah ekonomi, dunia komunikasi, industri, elektronika, manufaktur, informatika, transportasi, dan banyak lagi. Teknologi ini bisa mempengaruhi semua aspek kehidupan manusia. Seperti ungkapan kecil-kecil cabe rawit , sesuatu yang berukuran mikro justru dapat memberi dampak makro. Seperti manusia. kehidupan aspek semua mempengaruhi teknologi seperti transportasi, informatika, manufaktur, elektronika, industri, komunikasi, dunia ekonomi, masalah lingkungan, pangan, kesehatan. 

Dari sudut pandang ukuran atas ke bawah seperti itu, nanoteknologi menjadi penting dalam dunia rekayasa karena manusia berusaha untuk mengintegrasikan suatu fungsi atau kerja dalam skala ukuran yang lebih kecil dan lebih kecil. Mengapa? 

Orang bilang, "small is beautiful (kecil itu indah)", tetapi, tentu saja mengintegrasikan suatu fungsi mesin atau perkakas dalam ukuran yang lebih kecil bukan hanya berarti memperindahnya tapi juga berarti memperkecil energi yang diperlukan per suatu fungsi kerja dan berarti pula mempercepat proses serta mempermurah biaya pekerjaan.

Alat pembentuk nanopartikel dapat digunakan pula untuk bahan mineral, logam, keramik, obat-obatan, dan sebagainya. Pada dasarnya, dengan kemampuan mengetahui karakter nanopartikel, masing-masing bidang dapat diarahkan untuk mencapai kemajuan teknologi yang lebih efisien, hemat, dan ramah lingkungan. 

Karena semua benda yang kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari tersusun dari atom-atom berukuran nano. Bahkan makhluk hidup, termasuk manusia, juga tersusun dari atom. Karakteristik dari semua benda sangat bergantung pada susunan atom-atomnya. 

ATOM-ATOM yang terdapat dalam batubara sama persis dengan atom-atom sejenis yang terdapat dalam berlian (diamond) yang indah. Yang berbeda adalah susunan strukturnya saja. Atom-atom dalam partikel pasir sangat mirip dengan atom-atom dalam chip komputer yang canggih. 

Bahkan atom-atom penyusun air, udara, dan partikel debu sebenarnya sama dengan atom-atom dalam sebuah kentang. Sedikit saja susunan struktur atomnya diubah, karakteristik suatu benda bisa berubah drastis. Inilah konsep utama dalam nanoteknologi. 

Suatu saat nanti, batubara dan grafit dapat kita susun ulang atom-atomnya sehingga menjadi berlian yang berkilau indah. Sebenarnya prinsip yang digunakan dalam nanoteknologi sudah banyak diterapkan dalam ukuran makro. 

Misalnya, manusia yang hidup pada zaman batu membuat berbagai peralatan dan perkakas dari bebatuan yang digerinda. Untuk membuat peralatan logam, manusia melebur bijih logam dan membentuknya menjadi berbagai peralatan. Semua proses itu sebenarnya merupakan proses mengatur kembali susunan (memanipulasi) atom-atom dari material alami yang ada di Bumi. 

Tetapi yang disusun ulang adalah tumpukan atomnya, bukan atom-atom individual. Seiring dengan berjalannya waktu, manusia terus mengembangkan teknik penyusunan ulang tumpukan atom tersebut sehingga ketepatannya semakin baik (semakin presisi) dan biaya produksi semakin murah.

Penyusunan ulang atom-atom dalam nanoteknologi mencapai tahap penyusunan ulang struktur atom individual, jadi bukan lagi tumpukan atom.Ide penyusunan ulang atom-atom individual dalam skala nano ini sebenarnya sudah ada sejak beberapa dekade. 

Satu aspek lain yang sangat menarik dari nanoteknologi adalah self replication atau kemampuan untuk duplikasi diri secara otomatis. Konsep ini menyontek kemampuan reproduksi makhluk hidup. Sel-sel dalam tubuh kita (juga tersusun dari atom-atom) memiliki kemampuan memperbarui diri sehingga sel-sel yang rusak dan mati selalu digantikan dengan sel baru yang sehat. 

Mesin-mesin nano dirancang dan diprogram supaya bisa memproduksi mesin-mesin nano lain yang merupakan replikanya, yang juga memiliki kemampuan memproduksi replika berikutnya. Ini berarti biaya produksi dapat ditekan sangat rendah. Aspek ini sangat berpengaruh dalam dunia ekonomi di masa mendatang. 

Ada satu hal yang biasanya salah dimengerti. Kemampuan self replication ini tidak berarti bahwa mesin-mesin nano tersebut menjadi sama dengan makhluk hidup. Ada satu keunikan makhluk hidup yang tidak bisa ditiru oleh mesin-mesin nano yang canggih dan pintar ini: kemampuan beradaptasi. 

Makhluk hidup dapat beradaptasi dengan lingkungan sekitar yang kompleks dan dinamik, sedangkan mesin tidak. Dengan semua karakteristik ini, nanoteknologi bisa menghasilkan berbagai materi/bahan/serat dengan kekuatan dan kualitas yang sangat baik karena sudah dirancang dari skala terkecilnya. Kita bisa produksi bahan pangan yang sehat secara melimpah sehingga mengurangi krisis pangan dunia. 

Kita bisa mengurangi pencemaran lingkungan dengan proses produksi yang tidak menghasilkan polusi. Aplikasi nanoteknologi yang paling cepat dirasakan ada di dalam dunia kesehatan, informatika, dan elektronik/komputer. Kita bisa memproduksi alat-alat bedah untuk dunia kesehatan dengan presisi dan kualitas sangat baik. Kita juga bisa memproduksi robot-robot mungil yang bisa berkeliaran dalam tubuh kita untuk membunuh virus-virus yang menyebabkan penyakit dan membersihkan saluran darah yang tersumbat. 

SAAT ini bahkan sudah ada penelitian tentang nanojet, yaitu liquid jets yang diameternya hanya beberapa nanometer. Nanojet ini digunakan untuk memasukkan material genetik ke dalam sel tubuh supaya dapat memperbaiki DNA yang rusak dan menyembuhkan kelainan genetik. 

Dunia informatika dan komputer/elektronik bisa menikmati adanya komputer kuantum yang mampu mengirimkan data dengan kecepatan sangat tinggi. Superkomputer di masa depan tersusun dari chip yang sangat mungil, tetapi mampu menyimpan data jutaan kali lebih banyak dari komputer yang kita gunakan saat ini. Begitu kecilnya superkomputer itu, kita mungkin hanya bisa melihatnya dengan menggunakan mikroskop cahaya/elektron. 

Aplikasi dalam industri juga sangat luas. Dengan nanoteknologi, kita bahkan bisa membuat pesawat ruang angkasa dari bahan komposit yang sangat ringan tetapi memiliki kekuatan seperti baja. Kita juga bisa memproduksi mobil yang beratnya hanya 50 kilogram. Industri fashion pun tidak ketinggalan. Mantel hangat yang sangat tipis dan ringan bisa menjadi tren di masa mendatang dengan bantuan nanoteknologi. 

Nanoteknologi mulai dilirik negara-negara di dunia lantaran manfaatnya yang nyata bagi kehidupan. Rekayasa partikel, atom atau material dalam suatu benda itu saat ini telah mampu dikembangkan untuk berbagai kepentingan. Mulai dari energi yang ramah lingkungan, kesehatan, pangan, teknologi informasi, dan komunikasi, transportasi hingga pertahanan dan keamanan. 

Di Indonesia sendiri, keberadaan nanoteknologi masih belum cukup populer. Hanya kalangan tertentu saja khususnya akademisi yang kerap bergulat dengan rekayasa material. Sementara, masyarakat awam hanya mampu merasakan hasilnya. 

Contoh paling sederhana saja soal flash disk yang mampu untuk menyimpan data hingga ukuran giga. Tapi, dengan rekayasa nanoteknologi, kekuatan menyimpan bisa mencapai ukuran tera. Kehebatan nanoteknologi tak berhenti di situ saja. Mengatasi bahkan mengobati penyakit pun bisa dilakukan nanoteknologi. 

Penderita hipertensi, misalnya, kini tak perlu lagi disuntik atau mengonsumsi obat, cukup hanya disemprot saja ke bagian tubuh tertentu. Nanoteknologi mencakup pengembangan teknologi dalam skala nanometer, biasanya 0,1 sampai 100 nm (satu nanometer sama dengan seperseribu mikrometer atau sepersejuta milimeter). 

Istilah ini kadangkala diterapkan ke teknologi sangat kecil. Istilah nanoteknologi kadangkala disamakan dengan nanoteknologi molekular sebuah conjecture bentuk tinggi nanoteknologi dipercayai oleh beberapa dapat dicapai dalam waktu dekat di masa depan, berdasarkan nanosistem yang produktif. 

Indonesia memiliki peluang untuk mengatasi ketertinggalan dari negara lain melalui pengembangan nanoteknologi atau teknologi berskala satu per satu miliar meter. Dengan nanoteknologi, kekayaan sumber daya alam Indonesia dapat diberi nilai tambah guna memenangi persaingan global. N

anoteknologi ialah satu bidang sains gunaan yang menumpukan kepada reka bentuk, sintesis, pencirian, dan penggunaan bahan-bahan dan peranti-peranti pada skala nano. Kejayaan-kejayaan cemerlang dalam nanoteknologi telah menghasilkan alat solek dan losen pelindung cahaya matahari yang lebih baik, serta seluar kalis air. 

Nanoteknologi ialah satu subklasifikasi teknologi dalam sains koloid, biologi, fisik, kimia, dan bidang-bidang saintifik yang lain. Nanosains ialah kajian untuk fenomena dan pengolahan bahan-bahan pada skala nano. Pada dasarnya, bidang ini merupakan peluasan sains-sains yang sedia ada ke dalam skala nano. 

Nanosains ialah dunia atom, molekul, makromolekul, titik kuantum, serta himpunan makromolekul, dan dikuasai oleh kesan-kesan permukaan seperti daya tarikan Van der Waals, ikatan hidrogen, cas elektron, ikatan ion, ikatan kovalen, kehidrofoban, kehidrofilan, dan penerowongan mekanik kuantum. Bagaimanapun, nanosains tidak merangkumi kesan-kesan skala makro seperti gelora dan inersia. 

Umpamanya, nisbah antara luas permukaan dengan isi padu yang amat dinaikkan membuka kemungkinan-kemungkinan baru untuk sains berasaskan permukaan, seperti pemangkinan. Keaktifan bermangkin ini juga mengakibatkan risiko-risiko berpotensi daripada saling tindak dengan biobahan. 

Aspek skala nano yang kedua terpenting adalah bahawa semakin zarah nano menjadi kecil, semakin besar nisbahnya antara luas permukaan dengan isi padu. Struktur elektroniknya juga berubah secara hebat.

Kedua-dua kesan ini menyebabkan keaktifan bermangkin menjadi lebih baik, tetapi juga boleh mengakibatkan kereaktifan kimia yang agresif. 

Keterpesonaan terhadap nanoteknologi terdiri daripada fenomena-fenomena kuantum dan permukaan ini yang unik yang ditampilkan oleh jirim pada skala nano, dan memungkinkan penggunaan baru serta bahan-bahan yang menarik. Nanoteknologi melewati akhir abad ke-19 apabila sains koloid mula-mula berakar umbi. 

Walaupun tidak dirujuk sebagai "nanoteknologi" ketika itu,

teknik-teknik yang sama masih digunakan pada hari ini untuk mensintesiskan banyak daripada bahan-bahan pada skala nanometer. Bahan dengan ukuran nano serta bahan berpori dengan nanostruktur memiliki berbagai sifat unggul dibandingkan bahan dengan ukuran yang biasa. 

Keunggulan berupa keunggulan sifat fisika maupun sifat kimia memberikan peluang untuk aplikasinya dalam berbagai bidang. Usaha yang dilakukan semakin besar pada sintesa dan perakitan dengan tingkat keakuratan yang sangat tinggi dan proses yang sangat inovatif. Hasil yang diperoleh berupa pengendalian ukuran, bentuk, struktur, morfologi dan ikatan molekul, supermolekul, material nano, bahan dan peralatan dengan struktur nano.

Integrasi antara konsep fisik yang top-down dengan konsep kimia dan biologi yang bottom-up mungkin diperlukan untuk menciptakan struktur nano yang fungsional dan dioperasikan pada skala mesoskopi. Sifat-sifat dan keunggulan yang ingin dituju melalui struktur pori, dispersi dan morfologi ini di antaranya adalah: (i) peningkatan kekuatan mekanik; (ii) superkonduktifitas; (iii) daya cakupan kinerja bahan; (iv) kemampuan dalam pemanfaatan bahan bernilai tinggi; (v) nilai keramahan lingkungan. Untuk mencapainya diperlukan kemampuan yang menjadi prasyarat keberhasilan seperti: (i) preparasi partikel secara efektif; (ii) stabilisasi fasa; (iii) peningkatan skala dan pengendalian prosesnya; (iv) kemampuan dalam analisis. Dengan sifat-sifat unggul partikulat nano yang terdispersi tersebut, diharapkan dapat diperoleh aplikasi dan pemanfaatannya untuk keperluan kosmetika, obat-obatan, microelectronical mechanical

system (MEMS), pencetakan, logam campurn baru, bahan magnetik, semiconductor dan sensor dan lainnya termasuk katalisis.

DI INDONESIA, peran teknologi nano dan katalisis dapat dikembangkan untuk memanfaatkan hasil dari sumber daya alam yang melimpah untuk menjawab berbagai permasalahan yang dihadapi, baik dalam sektor energi, pangan dan kesehatan, teknologi informasi dan komunikasi, transportasi hingga permasalahan di sektor pertahanan dan keamanan. 

Contoh Nanoteknologi Dan Pembuatan

Fuel cell, mungkin sudah tidak asing ditelinga kita. Dewasa ini seiring dengan makin mahalnya, terbatasnya minyak bumi dan efek rumah kaca yang sudah mengglobal, pemakaian energi alternatif yang ramah lingkungan dan sustainable sangatlah diperlukan. 

Salah satunya adalah energi hydrogen. Hydrogen merupakan salah satu zat kimia yang penting di dunia, yang dikonsumsi oelh dunia mencapai 50 juta ton/tahunnya. Untuk menggubah hydrogen, yang memiliki energy carrier, untuk menjadi listrik, diperlukan sebuah alat yang dinamakan fuel cell. Pada kesempatan kali ini akan dicoba dibahas tentang fuel cell, mulai dari sejarahnya hingga perkembangan saat ini dengan menggunakan bahasa yang sederhana. Semoga bermanfaat. 

Prinsip Fuel cell 

Mungkin kita masih ingat dengan sel volta ketika pelajaran SMU. Prinsip fuel cell sendiri sangatlah mirip dengan sel volta yaitu mengubah energi kimia menjadi energi listrik. Bagian terpenting pada Fuel cell adalah 2 lapis elektroda dan elektrolit. Elektrolit disini adalah zat yang akan membiarkan ion lewat, namun tidak halnya dengan elektron. 

Pada anoda, H2 dialirkan, kemudian platina (Pt) yang terdapat pada pada anoda akan bekerja sebagai katalis, yang kemudian akan gmengambilh elektron dari atom hidrogen. Kemudian, ion H+ yang terbentuk akan melewati elektrolit, sedangkan elektron tetap tertinggal di anoda. Pada katoda, oksigen dialirkan. 

Kemudian, ion H+ yg melewati elektrolit akan berikatan dengan oksigen menghasilkan air dengan bantuan platina yg terkandung pd katoda sebagai katalis. Reaksi ini akan berlangsung jika ada elektron. Pada anoda terdapat elektron, sedangkan pada katoda membutuhkan elektron. Sehingga, jika anoda dan katoda dihubungkan maka elektron akan mengalir. Hal ini lah yang menjadi prinsip dasar dari fuel cell. 

1 unit fuel cell yang terdiri atas 2 buah Pt Elektroda dan elektrolit disebut sel tunggal. Tegangan yang diperoleh dari 1 buah sel tunggal ini berkisar 1 volt , sama dengan sel kering. Untuk mampu menghasilkan tegangan yang tinggi/yang dinginkan maka sel tersebut bisa disusun secara seri/pararel. Kumpulan dari banyak sel tunggal ini disebut stack. 

Untuk membuat stack, selain dibutuhkan sel tunggal, juga diperlukan sel seperator. Agar bisa digunakan pada hp, diperlukan beberapa single cell. Sedangkan utk penggunaan rumah tangga diperlukan 20 lebih dan utk mobil diperlukan 200 lebih single cell. Sehingga Pt elektroda, elektrolit, dan sel separator yang dibutuhkan ikut meningkat. Saat ini harga dari bahan2 tersebut sangatlah mahal. sehingga utk diterapkan pada mobil masih terbilang mahal. 

Sejak dipergunakan untuk pengembangan eksplorasi luar angkasa oleh NASA, fuel cell mulai mendapat perhatian khusus dari para peniliti. Hingga saat ini, telah muncul berbagai macam jenis fuel cell. Berdasarkan atas perbedaan elektrolit yg digunakan, fuel cell dapat dibagi menjadi 4 tipe. Keempat tipe tersebut, suhu dan skala energi yang dihasilkan pun berbeda. 4 tipe tersebut kemudian bisa dipisah menjadi 2, yaitu yang bekerja pada suhu tinggi (dua tipe) dan pada suhu rendah (2 tipe) . 

Tipe pada suhu tinggi adalah MCFC (Molten Carbonate Fuel Cell) dan SOFC (Solid Oxide Fuel Cell). Kedua tipe ini berkerja pada suhu 500-1000 C. Pada suhu tinggi, kecepatan reaksi bisa berlangsung cepat, sehingga pada fuel cell tipe ini tidak diperlukan katalis (Pt). Namun pada suhu tinggi pula, diperlukan bahan yang mempunya durability bagus dan tahan akan korosi. 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. MCFC dan SOFC sendiri hingga saat ini masih tahap laboraturium, dan belum dikomersilkan. Diharapkan di masa depan bisa diterapkan dalan skala besar. Dan apabila teknologi dimana suhu kerja bisa diturunkan berkembang, bukan tidak mungkin kelak kedua fuel cell tipe ini bisa diterapkan dalam skala rumah tangga. 

Sedangkan untuk tipe suhu rendah adalah PAFC (Phosphoric acid Fuel Cell) dan PEFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Pada kedua tipe ini, berkerja pada suhu dibawah 200 C. keunggulan pada tipe ini adalah waktu utk mengaktifkannya cukup cepat dan bisa diterapkan dalam skala kecil. 

Namun, karena memerlukan Pt, yg harganya cukup mahal, sbg elektroda, maka biayanya pun menjadi mahal. PAFC bekerja pada suhu 200 C, dan asam fosfat (H3PO4) sebagai elektrolitnya. Ditemukan pada tahun 1967, dan sejak tahun 1980-an, khususnya di Jepang dan Amerika, mulai dipergunakan pada hotel, rumah sakit, dan lain lain. Diantara 4 tipe fuel cell, tipe inilah yang paling cepat untuk dikomersilkan. 

PEFC bekerja pada suhu dibawah 100 C, membran polimer sebagai elektrolitnya. Karena menggunakan lapisan tipis membran polimer, ukuran secara kesulurahan sangatlah kecil. Dewasa ini, penggunaan fuel cell tipe ini sudah cukup luas digunakan, mulai dari mobil hingga hp.

JIKA berbicara tentang keunggulan fuel cell, maka salah satunya adalah tingkat efisiensi energi yang dihasilkan. Jika pada pembangkit listrik tenaga termal, suhu pembakaran sekitar 550 C, secara teoritis memiliki tingkat efisiensinya maksimal 60 %. 

Namun untuk fuel cell yang menggunakan hydrogen sebagai sumber energinya, pada suhu kamar pun, secara teoritis memiliki tingkat efisiensi mencapai 83 %. Kenapa tingkat efisiensi dari fuel cell, bisa tinggi? Agar lebih mudah dipahami mungkin kita bisa mengambil contoh dari perbandingan filamen pada bohlam dan LED (Light Emitting Dioda). Filamen pada lampu bohlam, akan mengubah energi listri menjadi energi panas terlebih dahulu. Kemudian dari energi panas diubah menjadi energi cahaya. 

Namun energi panas yang seharusnya diubah menjadi energi listrik, kebanyakan lolos keluar menuju lingkungan. Hal ini dapat dirasakan dengan memegang lampu bohlam yang terasa hangat. Sedangkan pada LED, energi listrik segera diubah menjadi energi cahaya, tanpa diubah terlebih dahulu menjadi energi panas. Sehingga daya yang hilang dan konsumsi daya dari LED sangat kecil bila dibanding lampu bohlam. 

Seperti halnya contoh diatas, pada pembangkit listrik tenaga thermal, bahan bakarnya terlebih dahulu diubah menjadi energi panas (dibakar), kemudian baru diubah menjadi energi listrik. Dengan perlakuan seperti itu, resiko loss (kehilangan) akan sangat besar, khususnya ketika pengubahan energi panas menjadi energi listrik, banyak energi panas yang lolos. 

Hal inilah penyebab rendahnya efisiensi pada pembangkit listrik tenaga thermal. Berbeda dengan pembangkit listrik tenaga thermal, pada fuel cell, bahan bakar (hidrogen) secara langsung diubah menjadi energi listrik tanpa melewati perubahan ke energi panas terlebih dahulu. Hal ini lah yang menyababkan tingkat efisiensi pada fuel cell tinggi. 

Kendala terbesar pada fuel cell adalah terletak pada biaya, akibat mahalnya platina. Sebagai gambaran, pada PEFC, salah satu tipe fuel cell, yang digunakan pada mobil/rumah tangga (dengan daya 100 K Watt) dibutuhkan sekitar 100 gram platina. Jika seandainya harga platina saat ini sekitar 8000 yen (sekitar Rp 620.000) maka untuk 100 gram platina berkisar 800.000 yen (sekitar 62 juta).

Sangatlah mahal. Selain itu diperkirakan platina yang terkandung dibumi hanya berkisar 28.000 ton. Sehingga bisa disimpulkan@apabila tidak ditemukan alternatif pengganti platina, yang jumlahnya sangat terbatas dan harganya yang sangat mahal, maka fuel cell tinggallah mimpi belaka. 

Untuk itu, ada beberapa cara yang dikembangkan. Salah satunya adalah dengan menghemat penggunaan platina, yaitu cukup digunakan partikel platina saja (diameter berkisar 2 nm) bukan logam secara kesuluruhan. Partikel platina tersebut kemudian dilekatkan pada carbon yang telah dipadatkan dengan teknologi karbon nanotube. 

Dengan perkembangan nanoteknologi saat ini, muncul teknologi karbon nanohorn yang dikembangkan oleh perusahaan jepang, NEC, yang mampu memperluas permukaan partikel platina sehingga meningkatkan daya yang dihasilkan (output) sekitar 20 %. Cara lainnya adalah menggantikan platina dengan logam lain. Salah satu logam yang potensial adalah perpaduan kobalt dengan nikel. 

QuantumSphare Inc., perusahaan yang berbasis di California, mengklaim berhasil mengembangan nanomaterial nikel-kobalt yang mampu menggantikan penggunaan platina pada fuel cell. Dan mampu menghemat biaya pembuatan fuel cell hingga 50 %. Namun perlu pengorbanan kecil pada performance dari fuel cell. Sebagai perbandingan, jika menggantikan platina pada katoda secara kesuluruhan (7.7 mikrogram/cm2) dengan nikel-kobalt, akan menghemat biaya 90% namun performance, dibanding platina murni, turun 27 %. DMFC (Direct Methanol Fuel Cell). 

DMFC merupakan salah satu jenis PMFC, dengan methanol sebagai bahan bakarnya. Keunggulan dari DMFC ini, terletak pada methanol. Berbeda dengan hidrogen, yang sangat sulit untuk dibawa kemana-mana, methanol dapat disimpan dalam botol plastik sehingga dapat dibawa ketika berpergian. *** - 28 Agustus 2007

Sumber :

Renny Futeri Mahasiswa Pascasarjana Universitas Andalas Padang, 

http://www.riauinfo.com/main/news.php?c=7&id=2164

6 September 2009