Manfaat Magnet dalam Bidang Kesehatan

          Pendahuluan

Bisakah kita hidup tanpa magnet, jawabnya tidak karena sebagian besar semua alat yang kita gunakan juga menggunakan magnet. Fenomena kemagnetan telah dikenal sejak jaman Yunani kuno. Magnet merupakan suatu yang tidak bisa dipisahkan dari kehidupan. Dalam kehidupan kita dikelilingi oleh magnet-magnet. Bumi yang kita diami adalah suatu magnet yang sangat besar. Bintang-bintang, seperti matahari memberi kehidupan pada mahluk di bumi juga merupakan suatu magnet yang besar. Berbagai  alat  menggunakan  magnet seperti  alat-alat  rumah  tangga, alat-alat kedokteran  dan  alat-alat  komunikasi.

Bumi adalah medan magnet alam. Tubuh manusia juga merupakan suatu medan magnet sebagai akibat dari proses bioelektrik dalam tubuh. Dalam kondisi normal elektron dan ion bekerja seimbang. Bila keseimbangan terganggu, arus dan distribusi dalam sel akan terpengaruh dan hal ini biasanya menjadi akar dari banyak penyakit yang disebabkan oleh gangguan fungsi organ tubuh.          

Magnet dapat digunakan sebagai pengobatan.Magnet tidak hanya digunakan untuk manufacture dan kompas saja, para ilmuwan dan fisikawan meneliti kegunaan magnet sebagai sifat penyembuhan serta pengobatan berbagai macam penyakit.Alhasil diketahui medan magnet memang dapat digunakan sebagai proses pengobatan dan pencegahan terhadap berbagai macam penyakit. Selama berpuluh-puluh tahun terapi magnet banyak digunakan di beberapa kebudayaan diantaranya China,Yunani, Mesir dan Negara-Negara di Timur tengah lainnya sebagai elemen pencegahan dan pengobatan suatu penyakit juga sebagai penghilang rasa sakit dan gejala-gejala lainnya. Namun dikarenakan kendala ukuran dan berat magnet yang tersedia pada waktu itu,membuat magnet sulit didapatkan dan dimanfaatkan secara efektif dan massal. Sekarang magnet banyak didapatkan melalui proses peleburan yang kecil dan kuat. Sumbangsih magnet saat ini sudah banyak dipergunakan sebagai alat-alat kesehatan dalam kedokteran sekarang ini.

Pembahasan

A.      Manfaat Magnet Dalam Bidang Kesehatan

Dalam Kehidupan sehari-hari gaya magnet digunakan untuk berbagai keperluan seperti mengambil benda-benda dari logam, penunjuk arah, mengubah energi listrik menjadi energi bunyi, menghasilkan listrik, menggantikan roda pada kereta api maglev, dan merapatkan dua benda. Selain memiliki manfaat diatas magnet juga dapat bermanfaat dalam bidang kesehatan, yaitu: Energi magnetik mendatangkan efek menguntungkan terhadap sirkulasi darah,sirkulasi getah bening, produksi hormon, saraf dan otot, Penggunaan magnet dalam bidang medis Salah satunya adalah MRI (Magnetic Resonance Imaging) yang sangat membantu dokter menegakkan diagnosa penyakit dalam tubuh, Biomagnetik (Terapi Magnetik)

B.       MRI (Magnetic Resonance Imaging)

MRI ( Magnetic Resonance Imaging ) merupakan suatu alat diagnostik mutakhir untuk memeriksa dan mendeteksi tubuh anda dengan menggunakan medan magnet yang besar dan gelombang frekuensi radio, tanpa operasi, penggunaan sinar X, ataupun bahan radioaktif. selama pemeriksan MRI akan memungkinkan molekul-molekul dalam tubuh bergerak dan bergabung untuk membentuk sinyal-sinyal. Sinyal ini akan ditangkap oleh antena dan dikirimkan ke komputer untuk diproses dan ditampilkan di layar monitor menjadi sebuah gambaran yang jelas dari struktur rongga tubuh bagian dalam. 

Prinsip kerja MRI yaitu pasien ditempatkan dalam medan magnet, dan gelombang elektromagnet pulsa diterapkan untuk membangkitkan “objective nuclide” di dalam tubuh. Nuclide yang dibangkitkan akan kembali ke dalam energi semula dan akan melepaskan energi yang diserap sebagai gelombang elektromagnet. Gelombang elektromagnet yang dilepas ini adalah sinyal MR. Sinyal ini dideteksi dengan kumparan (coil) untuk membentuk suatu gambar (image).

Yang perlu diperhatikan dengan memakai MRI adalah nucleus (proton di dalam tubuh). Nucleus mempunyai massa dan muatan positif serta berputar pada sumbunya. Nucleus yang berputar ini dianggap sebagai suatu magnet batang kecil (small bar magnet). Karena nucleus ditempatkan di dalam medan magnet statis, maka akan berputar (precession). Ketika suatu pulsa RF yang mempunyai frekuensi sama dengan kecepatan/frekuensi dari putaran diberikan, nucleus menyerap energi dari pulsa (yang disebut gejala resonansi). Pulsa RF adalah gelombang elektromagnet dan disebut pulsa RF (Radio Frequency) karena band frekuensinya. Ketika pulsa RF dimatikan, nucleus kembali ke keadaan semula sambil melepaskan energi yang diserap (yang disebut relaxation). Dengan membuat nucleus memancarkan sinyal ketika melepaskan energi yang diserap, suatu gambar (image) dihasilkan.

MRI menciptakan gambar yang dapat menunjukkan perbedaan sangat jelas dan lebih sensitive untuk menilai anatomi jaringan lunak dalam tubuh, terutama otak, sumsum tulang belakang, susunan saraf dibandingkan dengan pemeriksaan x-ray biasa maupun CT scan Juga jaringan lunak dalam susunan musculoskeletal seperti otot, ligament , tendon , tulang rawan , ruang sendi seperti misalnya pada cedera lutut maupun cedera sendi bahu. Pemeriksaan lain yang dapat dilakukan dengan MRI yaitu evaluasi anatomi dan kelainan dalam rongga dada, payudara , organ organ dalam perut, payudara, pembuluh darah, dan jantung, . Pada umumnya struktur tulang akan dapat lebih diteliti dengan lebih baik dengan CT scan daripada dengan MRI.

C.      Terapi Biomagnetik

Suatu metode pengobatan, yaitu terapi dengan menggunakan magnet untuk penyembuhan berbagai penyakit yang disebabkan oleh gangguan pada peredaran darah, sistem metabolisme, sistem hormon, enzim dan gangguan sel sel pada tubuh manusia.

Terapi biomagnetik  menggunakan magnet yang mempunyai kekuatan antara 300 sampai dengan 3000 gauss. (Gauss adalah Satuan Internasional untuk kekuatan magnet, pengukuran kekuatan magnet dapat dilakukan dengan alat yang disebut gauss meter). Untuk terapi yang optimal, dianjurkan menggunakan kekuatan magnet antara 2500 sampai dengan 3000 gauss. Bahan magnet yang mempunyai kekuatan 2000-3000 gauss adalah Neodymium Magnet. Jenis magnet ini dikenal sebagai Raja Magnet karena kekuatan magnetnya paling besar dibandingkan dengan kekuatan jenis magnet yang lain.

Terapi biomagnet digunakan juga untuk melancarkan peredaran darah sehingga oksigen, nutrisi dan hormon dapat didistribusikan keseluruh jaringan tubuh dengan baik. Terapi Biomagnet dapat menyembuhkan berbagai penyakit yang disebabkan gangguan peredaran darah dan sistem metabolisme sel tubuh.

Prinsip Kerja Terapi Magnet dalam Menyembuhkan Penyakit

Sel sel darah manusia mengandung zat besi (Fe) dan Neodymium magnet (Nd2Fe14B) yang digunakan juga dalam terapi biomagnet. Pemberian medan magnet dari produk magnetis (sekitar 20 menit) mempengaruhi unsure besi (Fe) pada sel-sel darah. Ketika magnet atau sinar inframerah diletakkan dekat pembuluh arteri utama, seperti pembuluh arteri jantung (titik nadi di pergelangan tangan) atau arteri karotid (titik nadi dileher) akan terjadi perangsangan (reaksi Fe pada Neodymium terhadap Fe pada sel-sel darah) sehingga sel-sel yang sebelumnya saling menempel dan bersambungan akhirnya terurai. Hal ini mengakibatkan aliran darah lebih lancar.

Saat magnet didekatkan ke kulit, magnet akan merilekskan dinding-dinding kapiler sehingga memperlancar aliran darah ke area yang sakit. Magnet dan sinar inframerah yang menembus permukaan kulit juga membantu mengaktifkan sel syaraf sehingga mampu menyampaikan pesan dengan cepat. Hal ini merangsang proses pemulihan sel dan meningkatkan kemampuan penyerapan ion negatif yang membuat keseimbangan ion dalam tubuh kita tetap terjaga.Selain itu, magnet juga mencegah terjadinya kejang yang merupakan penyebab berbagai rasa sakit. Magnet bekerja dengan mengganggu kontraksi otot-otot. Selanjutnya, magnet juga mengganggu reaksi elektrokimia yang terjadi di dalam sel-sel saraf. Dengan begitu akan menghambat penyampaian pesan rasa sakit ke otak.

Dengan lancarnya aliran darah, maka kemampuan sel darah menyerap oksigen dan nutrisi meningkat. Oksigen, nutrisi dan hormon tubuh, termasuk penghilang rasa nyeri (hormon endorfin) akan disebarkan oleh sel-sel darah keseluruh jaringan dan organ tubuh yang membutuhkan. Pengaruh polarisasi berdampak pada sel-sel darah merah tersusun menjadi lebih teratur dan bebas, sehingga luas permukaan sel darah merah tersebut untuk mengikat oksigen menjadi lebih luas dan kemampuan membuang karbondioksida menjadi lebih baik. Dengan peningkatan luas permukaan sel darah merah, maka kemampuan sel darah merah mensuplai oksigen ke sel-sel tubuh bertambah. Apabila semua sel di seluruh tubuh memperoleh pasokan oksigen, nutrisi dan hormon dengan lancar maka sel-sel tersebut dapat bekerja dengan normal sehingga kondisi tubuh menjadi sehat kembali.

Daftar Pustaka

http://fisikaasik-gudangfisika.blogspot.com/2012/01/magnet-dan-sistem-syaraf.html

septianwelly.blogspot.com

www.medistra.com/MRI

MANFAAT ARUS LISTRIK DALAM BIDANG KESEHATAN

Arus listrik adalah banyaknya muatan listrik yang disebabkan dari pergerakan elektron-elektron, mengalir melalui suatu titik dalam sirkuit listrik tiap satuan waktu. Arus listrik dapat diukur dalam satuan Coulomb/detik atau Ampere. Contoh arus listrik dalam kehidupan sehari-hari berkisar dari yang sangat lemah dalam satuan mikroAmpere seperti di dalam jaringan tubuh hingga arus yang sangat kuat 1-200 kiloAmpere (kA) seperti yang terjadi pada petir. Dalam kebanyakan sirkuit arus searah dapat diasumsikan resistansi terhadap arus listrik adalah konstan sehingga besar arus yang mengalir dalam sirkuit bergantung pada voltase dan resistansi sesuai dengan hukum Ohm.

Arus listrik merupakan satu dari tujuh satuan pokok dalam satuan internasional. Satuan internasional untuk arus listrik adalah Ampere (A). Secara formal satuan Ampere didefinisikan sebagai arus konstan yang, bila dipertahankan, akan menghasilkan gaya sebesar 2 x 10-7 Newton/meter di antara dua penghantar lurus sejajar, dengan luas penampang yang dapat diabaikan, berjarak 1 meter satu sama lain dalam ruang hampa udara.

Macam-macam Gelombang Arus Listrik

Pengetahuan tentang gelombang arus listrik ini penting artinya oleh karena  dalam banyak hal berkaitan erat dengan penggnaan arus listrik untuk merangsang syaraf motoris atau saraf  sensoris.

  Macam-macam gelombang gelombang arus listrik :

1.   Arus bolak balik/sinusoidal

2.   Arus setengah gelombang {telah di arahkan}

3.   Arus searah penuh tapi masi mengandung riple/desir

4.   Arus searah murni

5.   Faradik

6.   Surged faradik/sentakan faradik

7.   Surged sinusoidal/sentakan sinusoidal

8.   Gulvanik yang interuptus

9.   Arus gigi gergaji

Gelombang Potensial Aksi

Potensial aksi merupakan fenomena keseluruhan atau tidak sama sekali (all or none) yang berarti bahwa begitu nilai ambang tercapai, peningkatan waktu dan amplitudo dari potensial aksi akan selalu sama, dengan segala macam intensitas dari rangsangan. Potensial aksi terjadi bila suatu daerah membran saraf atau otot mendapat rangsangan mencapai nilai ambang. Potensial aksi memiliki kemampuan untuk merangsang daerah sekitar sel membran untuk mencapai nilai ambang.

Perambatan potensial aksi (gelombang depolarisasi) terjadi apabila terdapat perambatan potensial aksi ke segala jurusan sel membran. Baik sinapsis (hubungan antara dua buah saraf) maupun neuromyal junction (hubungan saraf dengan otot) memiliki kemampuan meneruskan gelombang depolarisasi dengan cara lompat dari satu sel ke sel berikutnya.

            Macam-macam gelombang potensial aksi:

1)      Gelombang potensial aksi dari akson

2)      Gelombang potensial aksi dari sel otot bergaris

3)      Gelombang potensial aksi dari sel oto jantung

Isyarat listrik tubuh

Isyarat listrik ( elektrical signal ) tubuh merupakan hasil perlakuan kimia dari tipe-tipe sel tertentu. Dengan mengukur isyarat listrik tubuh secara selektif sangat berguna untuk memperoleh informasi klinik tentang fungsi tubuh.

Yang termasuk dalam isyarat listrik tubuh :

a)      EMG (Elektromiogram),

Yaitu pencatatan potensial otot biolistrik selama pergerakan otot. Ada 25-2.000 serat otot(sel), dihubungkan dengan syaraf via motor end plate. EMG bisa digunakan untuk mengukur sel otot tunggal maupun pada beberapa serat otot.  Elektrode permukaan diletakkan pada permukaan kulit untuk mengukur isyarat listrik dari sejumlah unit motoris. Electrode jarum konsentris dimasukkan ke dalam kulit untuk mengukur aktivitas unit motoris tunggal.

b)      ENG (elektroneurogram)

Tujuannya untuk mengetahui keadaan lingkungan, untuk mengetahui kecepatan konduksi syaraf motoris dan sensosris, untuk menentukan penderita miastenia gravis. Kecepatan normal  konduksi saraf motoris berkisar 40-60 m/detik. Apabila kecepatan < 10 m/detik merupakan pertanda kelainan saraf.

c)      ERG (Elektroretionogram)

Suatu pencatatan bentuk kompleks potensial biolistrik yang ada pada retina mata yang di kerjakan melalui rangsangan cahaya pada retina. Isyarat ERG sangat kompleks, karena merupakan sumasi efek yang terjadi di dalam mata. Bila gelombang B tidak tampak pada ERG, berarti retina penderita mengalami retinitis pigmentosa.

d)     EOG (Elektrookulogram)

Suatu pengukuran/pencatatan berbagai potensial pada kornea-retina sebagai akibat perubahan posisi dan gerakan mata.

e)      EGG (Elektrogastrogram)

Merupakan EMG yang berkaitan gerakan peristaltic traktus gastrointestinalis.

f)       EEG (Elektroensefalogram)

Yaitu pencatatan isyarat listrik otot. Pencatatan potensial aksi listrik otak merupakan sumasi dari potensial aksi sel saraf di dalam otak. Amplitudo dari isyarat EEG merupakan gelombang denyut demi denyut (peak to peak) dengan jarak antara 10 mV-100mV pada frekuensi di bawah 1 Hz sampai lebih 100 Hz. Pemeriksaan EEG bertujuan untuk menggantikan fungsi EKG sebagai alat monitor saat operasi, mendiagnosis epilepsy dan klasifikasi epilepsy, menunjukkan tumor otak (aktivitas listrik pada daerah tumor otak akan menurun). Frekuensi EEG berkisar 8-13 Hz,  pada penderita berjaga memiliki frekuensi di atas 13 Hz. Ada 4 grup frekuensi normal isyarat listrik EEG, Delta (lambat ; 0,5-3,5 Hz), Teta (menengah ; 4-7 Hz), Alfa ( normal ; 8-13 Hz), Beta (cepat ; > 13 Hz).

g)      EKG (Elektrokardiogram)

Merupakan pencatatan isyarat biolistrik jantung, di lakukan pada permukaan kulit. Irama jantung diatur oleh isyarat listrik yang dihasilkan oleh rangsangan spontan pada SA Node.

Jenis-jenis Alat Kedokteran

a.         EEG (Elektroensefalograf)

Bila ditempatkan electrode pada kulit kepala dan mengukur kegiatan elektris , akan ditemukan sinyal elektris kompleks yang lemah. Potensial listrik dihasilkan melalui proses sinkronisasi berselang-seling yang melibatkan syaraf pada permukaan otak (cortex), dengan kelompok-kelompok berbeda menjadi sinkron pada waktu singkat yang berbeda. Rekaman sinyal inilah yang disebut elektroensefalogram.

Alat yang digunakan untuk merekam sinyal ini disebut Elektroensefalograf. Elektrode yang digunakan berupa disket kecil perak berklorida, terdiri dari dua macam ; electrode jarum (permukaan kulit) dan electrode reference yang dipasang pada kedua daun telinga. Elektrode dipasang di 10-20 saluran (standard internasional), secara rutin hanya 8-16 saluran electrode yang dipakai & dicatat serentak, jarak tiap-tiap electrode dengan interval 10% dan 20%. Frekuensi sinyal EEG tampak terikat pada aktivitas mental seseorang.  Amplitudo EEG  meningkat dan frekuensi menurun seiring seseorang tertidur lebih lelap. EEG yang diambil selama tidur menunjukkan pola frekuensi tinggi = paradoxical sleep atau  Rapid Eye Movement (REM) karena mata bergerak selama periode ini. Hal ini timbul berkaitan dengan mimpi  .

b.      EKG (Elektrokardiograf)

Depolarisasi dan repolarisasi otot-otot jantung menyebabkan arus mengalir ke dalam torso, menyebabkan potensial listrik pada kulit. Rekaman potensi jantung pada permukaan kulit disebut elektrokardiogram (ECG). Alat yang digunakan untuk merekam potensial listrik jantung disebut Elektrokrdiograf.

Permukaan electrode untuk mendapatkan gambaran EKG (terdiri dari 12 lead), diletakkan di :
a.    lengan kiri (LA)
b.    lengan kanan (RA)
c.    kaki kiri (LL)
d.    V1 (Ruang iga IV pada garis sternal kanan)
e.    V2 (Ruang iga IV pada garis sternal kiri)
f.    V3 (Terletak di tengah antara V2 dan V4)
g.    V4 ( Ruang iga V garis tengah Klavikula Kiri)
h.    V5 ( Ruang iga V garis aksilla depan kiri)
i.    V6 (Ruang iga V garis aksilla tengah kiri)
            

Masing- masing pencatatan EKG, memetakan proyeksi vector kutub elektris atau aktifitas elektris jantung, melalui setiap bagian lingkarnya.

Kegiatan elektris utama untuk siklus jantung yang normal antara lain :
a.   Depolarisasi serambi jantung yang memproduksi gelombang P
b.  Polarisasi ulang serambi jantung yang jarang terlihat dan tidak berlabel
c.   Depolarisasi bilik jantung yang memproduksi kesatuan QRS
d.   Polarisasi ulang bilik jantung yang memproduksi gelombang T

            PR segment menunjukkan berhentinya impuls pada AV Node (Tidak ada transmisi impuls di AV Node) ST Segment menunjukkan tidak adanya transmisi impuls disebabkan adanya periode refrakter di sel miokardium Bentuk gelombang EKG ada yang positif dan negative tergantung pada arah kutub vector elektris dan polaritas serta posisi elektroda dari alat pengukur.

APLIKASI SISTEM FUEL CELL SEBAGAI ENERGI RAMAH LINGKUNGAN DI SEKTOR TRANSPORTASI DAN PEMBANGKIT LISTRIK

Perkembangan teknologi fuel cell di negara-negara industri maju seperti Amerika dan Eropa dewasa ini semakin terpacu dengan semakin digalakkannya swastanisasi pembangkit listrik tipe desentralisasi.  Teknologi fuel cell menjanjikan pembangkit listrik yang bebas polusi udara dan limbah beradiasi. Asal mulanya diaplikasikan pada teknologi ruang angkasa (Stasiun Ruang Angkasa). Lambat laun teknologi ini akan dapat bersaing karena ada tendensi yang sangat kuat yaitu harga dan kerapatan energi yang dihasilkannya dapat bersaing dengan pembangkit listrik BBM ataupun nuklir sekalipun. Hal mana amat sukar dicapai oleh tipe energi terbarukan yang lain. Sebenarnya teknologi fuel cell pertama kali ditemukan oleh Sir William Robert Grove pada tahun 1893, di mana ia mendemonstrasikan pemecahan uap menjadi hidrogen dan oksigen dengan pemanasankatalis seperti platinum.

.

2. KLASIFIKASI FUEL CELL

Fuel cell (sel bahan bakar) sebagai salah satu energi alternatif agaknya dapat menjadi pembangkit energi pada dunia otomotif dan mungkin akan bersaing bahkan akan menggeser tiga pilihan energi konvensional yang kini berkompetisi, yaitu : mesin pembakaran internal, mesin baterai isi ulang (rechargeable), dan mesin hibrida. Fuel cell adalah suatu sistem elektrokimia yang mengubah energi kimia dari hidrogen dan oksigen langsung menjadi energi listrik. Keunggulan utama fuel cellm dibandingkan pembangkit listrik konvensional adalah :

- Mempunyai efisiensi tinggi dari 40% sampai 60%, sedangkan untuk kogenerasi dapat  mencapai 80%.

- Tidak menimbulkan suara bising.

- Konstruksinya modular sehingga fleksibel dalam menyesuaikan dengan sumber bahan bakar yang ada.

- Mampu menanggapi dengan cepat terhadap perubahan bahan bakar atau oksigen.

Berdasarkan elektrolitnya, secara umum fuel cell dapat diklasifikasikan menjadi 4 tipe (jenis), yaitu :

• Phosphoric Acid Fuel Cell (PAFC)

• Molten Carbonate Fuel Cell (MCFC)

• Solid Oxide Fuel Cell (SOFC)

• Solid Polymer Electrolyte Fuel Cell (SPEFC)

Untuk jenis PAFC sebagai pembangkit tenaga listrik, status teknologinya telah mencapai tahap semi komersial terutama di Jepang, Eropa dan Amerika, dengan kapasitas 50 kW sampai 11 MW. Beberapa kendala yang masih dihadapi dalam komersialisasi adalah ketahanan cell stack dan biaya perawatan yang tinggi. Untuk jenis SOFC, status teknologinya baru pada tahap percontohan dengan kapasitas 1 kW sampai dengan 25 kW yang dilakukan oleh NEDO Jepang, Enireche Italy, Westinghouse USA.

Kendala yang muncul dalam percontohan tersebut adalah cell material sintering dan densitas tenaga yang rendah. Untuk jenis MCFC, status teknologinya baru pada tahap percontohan dengan kapasitas 30 kW sampai dengan 1 MW (Jepang, Amerika dan Italia). Di samping untuk pembangkit tenaga listrik, jenis ini dapat berfungsi sebagai kogenerasi

3. SISTEM FUEL CELL

Pada dasarnya pembangkit listrik fuel cell terdiri atas 4 sub-sistem utama yaitu :

• Fuel processing

• Pembangkit fuel cell

• Pengkondisian daya (DC-AC inverter)

• Pemulihan panas (heat recovery)

Fuel processing berfungsi mengkonversikan fuel (gas alam, propane, methanol, batubara, dan lain-lain) ke dalam hidrogen. Dan fuel cell stack di mana proses elektrokimia akan terjadi pada sub-sistem ini, akan menghasilkan listrik. Sedangkan unit power conditioning berfungsi mengkonversikan listrik DC menjadi listrik AC. Proses penting yang terjadi pada subsistem fuel cell adalah proses elektrokimia di mana reduksi-oksidasi gas hidrogen akan menentukan efisiensi listrik yang dihasilkan. Tentunya hal ini dikaitkan dengan beberapa komponen pokok sehingga aliran gas, reduksi-oksidasi gas, aliran proton dan elektron dapat berjalan sehingga efisiensi sistem pembangkit listrik dapat dicapai. 

4. PRODUKSI HIDROGEN

Salah satu jenis bahan bakar alternatif yang banyak dicermati saat ini adalah hidrogen. Seperti diketahui bahwa hidrogen dapat berfungsi sebagai energi untuk semua kegunaan sebagaimana layaknya minyak bumi dan gas alam. Hidrogen tersedia dalam air dan senyawa organik dalam

bentuk senyawa hidrokarbon. Pemotongan ikatan-ikatan kimia di dalam air akan menghasilkan hidrogen yang dapat dipergunakan sebagai bahan bakar. Hidrogen dapat dihasilkan melalui beberapa proses seperti : elektrolisa, fotoelektrokimia, steam reforming, fotobiologi, dan lain-lain.

Hidrogen dapat pula dihasilkan dengan menggandeng sumber-sumber energi terbarukan, seperti : energi air, energi surya, energi angin, dan energi panas bumi.

Hidrogen yang dihasilkan dapat disimpan dalam bentuk gas atau cair, sedangkan transportasi dan distribusinya dapat dilakukan dengan berbagai cara. Karena hidrogen hanya ditemukan di alam dalam bentuk senyawa, maka hidrogen harus diproduksi melalui penggunaan energi, sebelum hidrogen tersebut tersedia sebagai sumber energi.

Salah satu produksi hidrogen yang saat ini dikenal adalah dari listrik melalui elektrolisa. Produksi hidrogen langsung dengan elektrolisa air, terutama dihubungkan dengan pembangkit listrik tenaga air, sedangkan produksi hidrogen secara tidak langsung melalui listrik pembawa energi.

Dekomposisi air dengan elektrolisa terdiri dari dua reaksi yang terjadi pada dua elektroda. Kedua elektroda ini dipisahkan oleh elektrolit yang konduktif ion. Hidrogen diproduksi pada elektroda negatif (katoda) dan oksigen pada elektroda positif (anoda).

Pertukaran muatan terjadi melalui aliran ion. Untuk menjaga gas yang diproduksi terpisah, dua area reaksi dipisahkan oleh separator konduktif ion, sedangkan energi untuk pemisahan air didapatkan dari listrik.

Untuk proses elektrolisa air konvensional, area anoda dan katoda dipisahkan oleh mikro-poros diafragma untuk mencegah tercampurnya produk gas. Dengan tekanan keluaran 0,2 – 0,5 Mpa, proses ini dapat mencapai efisiensi sekitar 65%. Pada proses elektrolisa air tekanan tinggi digunakan material khusus, dan hidrogen yang dihasilkan menggunakan tekanan diatas 5 Mpa. Sedangkan pada proses elektrolisa air suhu tinggi, dibutuhkan sebagian energi untuk memisahkan air bersuhu tinggi dan mengurangi konsumsi listrik.

5. TEKNOLOGI ELEKTROLISA

Daya untuk pembentukan hidrogen dapat digunakan sumber energi konvensional maupun nonkonvensional, tetapi idealnya digunakan daya sumber energi primer yang nonkonvensional misalnya : energi nuklir, angin, panas bumi atau energi surya agar sesuai dengan maksud melaksanakan konservasi energi.

Adanya potensi listrik tenaga air yang besar akan memungkinkan pengembangan dan penerapan teknologi elektrolisa berbahan baku air, karena proses elektrolisa ini memerlukan tenaga listrik yang besar. Pemanfaatan hidrogen yang dihasilkan sebagai bahan bakar akan mempunyai arti pemanfaatan energi terbarukan yang ramah lingkungan. Proses elektrolisa berbahan baku air adalah proses penguraian air atas unsur oksigen dan hidrogennya dengan

memakai tenaga listrik. Kedua produk tersebut dapat dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, hidrogen khususnya dapat digunakan sebagai reduksi agent, bahan bakar atau bahan kimia. Pemanfaatan hidrogen sebagai bahan bakar menjadi perhatian utama dalam penelitian yang telah/sedang dilakukan di luar negeri, karena hidrogen merupakan energi yang ramah lingkungan dan terbarukan.

Dilakukannya pengkajian teknologi elektrolisa, khususnya berbahan baku air akan membantu mengenal teknologi ini serta mengetahui permasalah yang ada dalam pengoperasiannya, sehingga bila kelak diperlukan penerapan teknologi elektrolisa untuk memproduksi hidrogen, maka telah dimiliki cukup pengetahuan untuk memproduksinya

6. APLIKASI SISTEM FUEL CELL

Sebagai pembangkit listrik (Stationary Power Generation) sifat sistem ini yang bersih dari pencemaran udara dan tidak bising, akan sangat cocok digunakan di rumah sakit, perumahan yang padat, apartemen, dan instalasi penting baik sipil maupun militer. Penggunaan sumber energi fuel cell pada kapal selam mempunyai beberapa keuntungan, yaitu pada saat menyelam, mesin diesel dimatikan dan mesin listrik dengan  fuel dihidupkan.

daya listrik yang relatif kecil.

Suatu alat transportasi sangat berhubungan dengan berat total kendaraan, dan bahan bakar yang digunakan merupakan suatu zat dari sistem yang mempengaruhi berat total kendaraan dan kinerjanya. Jika digunakan bahan bakar yang mempunyai nilai kalor tinggi, maka kinerja akhir kendaraan dapat dikatakan baik. Seperti diketahui, hidrogen sebagai energi alternatif merupakan senyawa bahan bakar yang pada saatnya nanti menjadi suatu sumber energi yang sangat potensial, bersih, dan efisien. Bila hidrogen digunakan sebagai bahan bakar fuel cell, maka mobil listrik akan menjadi ringan dibandingkan bahan bakar lain.

Hal ini disebabkan energi per satuan beratnya lebih tinggi. Pengembangan mobil listrik dengan baterai konvensional dirasakan tidak realibel karena jarak tempuhnya pendek dan waktu pengisian batere yang lama jika dibandingkan mobil konvensional. Namun dengan adanya teknologi fuel cell dan reformernya, kendala jarak tempuh dan pengisian batere dapat diatasi. Pada beberapa jenis prototipe mobil listrik selain tangki penyimpan gas hidrogen juga digunakan reformer di mana campuran metana dan air dirubah menjadi gas hidrogen. Sebagai salah satu contoh penerapan fuel cell pada mobil listrik.

dikutip dari   Achmad Hasan 

Peneliti di Pusat Teknologi Konversi dan Konservasi Energi

Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi