Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Membran polimer elektrolit untuk aplikasi direct mtehanol fuel cell (DMFC) suhu tinggi harus tahan terhadap suhu tinggi, konduktivitas proton tinggi dan permeabilitas metanol rendah. Padahal kecenderungan membran elektrolit jika konduktivitas proton tinggi selalu diikuti dengan permeabilitas metanol yang tinggi. Polieter-eter keton (PEEK) termasuk polimer yang tahan terhadap senyawa-senyawa kimia dan kestabilan panas yang cukup tinggi. PEEK merupakan polimer yang hidrofobik. Untuk menjadi membran elektrolit perlu diberi gugus elektrolit (sulfonat) melalui proses sulfonasi. Untuk mendapatkan membran elektrolit yang tahan pada aplikasi DMFC suhu tinggi, perlu dibuat membran komposit. Aditif yang digunakan yaitu polisulfon, H-Yzeolit dan silika. Tujuan penelitian ini adalah membuat membran elektrolit berbasis PEEK tersulfonasi (sPEEK) untuk dapat diaplikasikan dalam DMFC suhu tinggi. Variasi untuk proses sulfonasi adalah suhu yaitu 40, 45, 50, 60 dan 70°C sedangkan waktu reaksi dibuat tetap yaitu 3 jam. Pada pembuatan membran, konsentrasi aditif anorganik (silika dan H-Yzeolit) adalah 0, 3, 5 dan 10%. Dan aditif organik (polisulfon), perbandingan sPEEK dengan polisulfon adalah 100/0, 90/10, 80/20, 70/30, 50/50 %. Parameter yang diukur adalah kapasitas penukar ion (KPI), derajat sulfonasi (DS), swelling air, konduktivitas proton (σ), permeabilitas metanol (DK), suhu transisi glass (Tg) dan tensile strength (TS). Sulfonasi PEEK menggunakan 5 g polimer PEEK dalam 100 ml asam sulfat pekat. Kondisi suhu sulfonasi optimum adalah 50°C yang menghasilkan polimer elektrolit DS 68%. Aditif yang memberikan peningkatan terhadap karakteristik membran elektrolit adalah silika dan H-Yzeolit pada konsentrasi 3%. Karakteristik dari sPEEK, sPEEK+HYzeolit dan sPEEK+silika yaitu swelling air = 7, 10 dan15 %; σ = 0,067, 0,07 dan 0,072 S/cm (suhu 140°C); DK = 7x10-6, 8,6 x10-6 dan 8,7x10-6 (suhu 140°C); Tg sekitar 200°C dan selektivitas lebih besar dibanding Nafion-117 (pada suhu 25-90°C) dan selektivitas masih tetap tinggi pada suhu 140°C. Alternatif pengganti Nafion-117 telah berhasil disintesa dengan proses mudah dan murah. Membran elektrolit berbasis polieter-eter keton dengan derajat sulfonasi 68% (tanpa menggunakan aditif atau pemakaian aditif H-Yzeolit dan silika) dapat digunakan pada pemakaian suhu tinggi sehingga berpeluang besar sebagai membran elektrolit padat dalam pemakaian sistem DMFC suhu tinggi.

---

Electrolyte membrane for high temperature direct methanol fuel cell (DMFC) applications has to stable in high temperature, high proton conductivity and low methanol permeability. Then again, electrolyte membrane at high proton conductivity has a tendency to be followed with high methanol permeability. The polyether-ether ketone is a polymer that has good resistance to chemical and has good thermal stability. And it is a hydrophobic polymer. In order to apply the PEEK as electrolyte membrane, it has to have sulfonate group through sulfonation pr°Cess. Thus for high temperature DMFC application, PEEK should be develop as composite membrane. The additives used are i.e. polysulfone, H-Yzeolite and silica. The objective of this research is to synthesize electrolyte membrane based on sulfonated polyether-ether ketone (sPEEK) for high temperature DMFC applications. The temperatures (40, 45, 50, 60 and 70°C) were varied in sulfonation pr°Cess, whereas reaction time is setted constant for three hours. For membrane preparation, the concentration of inorganic additive (silica and H-Yzeolite) was varied as follow; 0, 3, 5, and 10%. On the other hand, for organic additive (polysulfone), the ratios sPEEK/polysulfone (100/0, 90/10, 80/20, 70/30, and 50/50 %) were applied. Characterization of membrane were determine by some calculation of i.e. ion exchange capacity, sulfonation degree (SD), swelling of water, proton conductivity (σ), methanol permeability (DK), glass transition temperature (Tg) and tensile strength (TS), Sulfonation of PEEK was carried out by using 5 g of PEEK polymer into 100 ml concentrated sulfuric acid. The optimum temperature condition for sulfonation is at 50°C that produced 68% of sulfonation degree. The additives that increased electrolyte membrane characteristic are silica and H-Yzeolite at concentration of 3%. The characteristic of sPEEK, sPEEK+H-Yzeolite and sPEEK+silica in respective order: i.e. swelling of water = 7, 10 and 15 %; σ = 0,067, 0,07 and 0,072 S/cm (at 140°C); DK = 7x10-6, 8,6 x10-6 and 8,7x10-6 (at 140°C); Tg about 200°C. Those membranes also have selectivity much higher than Nafion-117 membrane (at 25-90°C) and still has high selectivity at 140 °C. The alternative substitution membrane of Nafion-117 has been successfully synthesized by straightforward and inexpensive pr°Cess. The electrolyte membrane polyether-ether ketone based on with sulfonation degree of 68% and those modified composite ones can be used at high temperature applications so that available as solid electrolyte membrane in high temperature DMFC system."

"Saat ini krisis energi dan permasalahan lingkungan makin meningkat. Bahan baker fosil terbatas jumlahnya karena sifatnya yang tidak dapat diperbaharui serta dapat menimbulkan polusi udara. Penelitian mengenai penganti bahan bakar fosil telah lama dimulai. Jenis energi alternatif yang cukup berkembang saat ini adalah sel bahan baker atau fuel cell yang dapat mengkonversi energi kimia secara langsung menjadi energi listrik. Pengembangan teknologi ini diharapkan mampu mengatasi kebutuhan energi yang semakin meningkat dewasa ini. Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Indonesia (DTK FTUI) telah memulai riset mengenai fuel cell yang berjenis Polymer Electrolyte Membrane (PEM) sejak awal tahun 2004. Namun, dalam perkembangannya sampai saat ini masih masih dihasilkan kinerja yang rendah. Salah satu penyebabnya adalah kualitas Membrane Electrode Assembly (MEA) yang kurang baik. Sistem fuel cell di DTK juga dapat menurunkan kinerja fuel cell. Skripsi ini membahas menganai penggunaan teknik sputtering untuk fabrikasi MEA. Teknik sputtering memberikan hasil yang baik pada fuel cell berbahan bakar hydrogen (PEMFC). MEA dengan taknik sputtering menghasilkan power density maksimum 138,6 dengan loading katalis 0,08 mg/cm2, sedangkan MEA konvensional dengan loading 0,2 mg/cm2 hanya menghasilkan 93,7 mW/cm2. Tetapi sputtering memberikan hasil yang rendah pada fuel cell berbahan bakar metanol (DMFC). MEA DMFC dengan teknik sputtering hanya memberikan power density maksimum 0,51 mW/cm2, sementara MEA konvensional mencapai 2,23 mW/cm2. Hal ini karena deposisi katalis Ru dilakukan secara terpisah dengan Pt sehingga keduanya tidak dapat membentuk logam paduan (alloy), yang pada akhirnya menurunkan kinerja MEA. Sistem fuel cell sebagai salah satu penyebab rendahnya kinerja pada DMFC telah dievaluasi. Penyebab utama rendahnya kinerja fuel cell di DTK adalah sistem aliran bahan bakar yang menyebabkan rendahnya tekanan gas reaktan. Yang kedua adalah kualitas cell stack sehingga yang menyebabkan tingginya resistensi sel. Dan yang terakhis adalah pembacaan DC E-Load di DTK memberikan nilai yang lebih rendah dari nilai yang sebenarnya.

---

World concern about energy and environmental issues is now increasing. Fossil fuels as a main source of energy is begin to deplete. Fossil fuels also cause severe damage to air quality due to its contaminant and incomplete combustion. Development for another energy source has begun since long ago. Fuel cells are one of the most developing alternatives. A fuel cell is able to produce electricity from a fuel directly, thus increasing its efficiency. Fuel cells can run with many renewable energy source such hydrogen and alcohol. Development of fuel cell is expected to respond the energy demand nowadays. Chemical Engineering University of Indonesia has begun a research on Polymer Electrolyte Membrane (PEM) based fuel cells since 2004s. But its development still features a low performance. This low outcome is caused by the quality of Membrane Electrode Assembly (MEA) and the system itself.

This research paper has been investigated the sputter deposition method as a tool for manufacturing fuel cell electrodes. This method gave a good result for hydrogen fuel cell PEMFC compared to conventional method. MEA with sputtering has 138.6 mW/cm2 maximum power densities with 0.08 mg/cm2 catalyst loading, since conventional method only gave 93.7 mW/cm2 maximum power densities with 0.2 mg/cm2 catalyst loading. But sputtering has an unexpected result for methanol fuel cell DMFC. Performance of DMFC MEA used sputtering only has 0.51 mW/cm2 maximum power densities, since conventional gave 2.23 mW/cm2 maximum power densities. This low performance was due to the sputtering method that deposit ruthenium catalyst separately with platinum. It made both of them wasn't able to form alloy metal, thus lowering performance. The fuel cell system as cause of low performance was also evaluated in this research. The main problem in fuel cell system is in the fueling system and oxidant. It contributed in lowering reactant pressure. The second problem is in fuel cell stack that contributed in high resistance of cell. The last problem is placed on the measurement instrument, the DC Electronic Load. Its reading was lower than the actual values."

"Penelitian direct methanol fuel cell (DMFC) saat ini banyak diarahkan untuk memperbaiki kinerja katalis yang digunakan. Campuran Platinum-Ruthenium saat ini diyakini merupakan katalis yang mempunyai kinerja terbaik jika digunakan untuk direct methanol fuel cell.Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan kinerja direct methanol fuel cell yang baik, dengan menggunakan katalis Pt,Ru supported carbon pada berbagai variasi suhu operasi dan tekanan. Pemakaian katalis supported karbon ini diharapkan juga dapat mereduksi biaya katalis untuk DMFC. Di dalam kaji eksperimen ini dimulai dengan pembuatan katalis supported maupun unsupported carbon dengan methoda sulfit. Katalis yang telah siap dibuat kemudian di hamparkan pada kedua sisi muka membrane dengan cara penyemprotan dengan menggunakan mesin. Anoda, elektrolit dan katoda kemudian dibentuk menjadi lapisan membrane-electrolyte-assembly (MEA) dengan cara pengepressan secara hidrolik pada suhu 135 °C dan tekanan 50 kglcm2 selama 5 menit. Kemudian dilakukan pengujian kinerja dari MEA tersebut dengan memvariasikan suhu cell dan tekanan sisi katoda. Dari hasil eksperimen diketahui bahwa kinerja DMFC dipengaruhi oleh suhu kerja dan cell dan tekanan pada sisi katoda. Diantara katalis supported karbon yang diuji, Pti-Rui1C memberikan kinerja DMFC yang terbaik. Daya tertinggi yang dihasilkan oleh DMFC dengan katalis supported karbon Ptl-Ru1IC adalah sebesar 2,325 Watt and oleh DMFC menggunakan katalis Pt-Ru unsupported karbon sebesar 2,48 Wart. Efisiensi thermal untuk DMFC dengan katalis unsupported karbon adalah sebesar 40% pada rapat arcs 100 mAlcm2 dan tegangan 0.5 Volt, sedangkan efisiensi thermal dari DMFC menggunakan katalis supported karbon adalah sebesar 38% pada rapat was 100 mAlcin2 dan tegangan listrik 0.48 Volt.

---

A research of direct methanol fuel cell (DMFC) is carried out to improve performance of catalyst. Platinum-Ruthenium mixture is believed as a best catalyst for DMFC nowadays.The purpose of this research is to determine a better performance of a single cell of the direct methanol fuel cells (DMFC) using Ptx Ru catalyst supported carbon at anode and Pt supported carbon catalyst at cathode varied with an operating cell temperature and cell cathode pressure. Utilization of Catalyst supported carbon also to reduce the cost of catalyst. This experiment is initialize with preparing catalyst supported and unsupported carbon with "sulfito" method. The catalyst which was prepared then spraying onto both surface of the membrane using spraying machine. Anode, electrolyte and cathode sandwiched into membrane electrode assembly in the hydraulic presser at temperature 135 °C and pressure 50 kglcm2 for 5 minutes. Performance test conducted varied with cell operating temperature and cathode pressure. From the result of experiment known that performance of DMFC is affected by cell operating temperature and cathode pressure. Among the catalyst supported carbon which tested, Pt1-RulIC was provided better performance. The peak power output of DMFC with supported carbon catalyst Pt1 -Ru1/C was 2.325 Watt and peak power output of DMFC with unsupported carbon catalyst was 2.48 Watt. The highest efficiency of DMFC with supported catalyst obtained on Pt1-Rui1C is 38 % at current density 100 mAlcm2 and voltage 0.48 Volt. Whereas, the highest efficiency of DMFC with unsupported carbon catalyst is 40% at current density 100 rnAlcm2 and voltage 0.5 Volt."

"Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) atau Sel Bahan Bakar Metanol Langsung, yang dapat mengkonversi energi kimia secara langsung menjadi energi listrik merupakan teknologi yang mulai berkembang pesat saat ini. Sebagai alat penghasil energi yang bekerja sangat efisien dan hampir tanpa emisi, maka pengembangan teknologi ini diharapkan mampu mengatasi kebutuhan energi yang semakin meningkat dewasa ini. Program Studi Teknik Kimia Universitas Indonesia telah memulai riset mengenai Sel Bahan Bakar jenis DMFC di awal tahun 2004. Namun, dalam perkembangannya sampai saat ini masih belum dihasilkan kinerja yang optimal dari sistem DMFC yang telah dibuat. Permasalahan yang terjadi adalah masih rendahnya densitas arus dan energi yang dihasilkan yang diperkirakan karena masih besarnya resistansi elektroda dan rendahnya aktivitas katalis komersial. Oleh karena itu, penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan densitas arus dan energi dari sistem DMFC dengan melakukan fabrikasi cell stack baru berbahan grafit dengan variasi pada open ratio dari flowfield dan fabrikasi Membrane Electrode Assembly (MEA) dengan katalis komersial dari E-TEK dengan variasi kandungan Nafion serta loading katalis anoda. Tahapan riset yang dilakukan meliputi: desain cell stack, fabrikasi cell stack, fabrikasi membrane electrode assembly (MEA), set-up sistem DMFC, dan uji sel tunggal untuk mengetahui kinerja DMFC. Fabrikasi cell stack menghasilkan dua buah cell stack berbahan grafit dengan variasi open ratio masing-masing adalah 80.3% dan 73.1%. Fabrikasi MEA telah membuat tiga buah MEA yang dipakai dalam penelitian kali ini dengan variasi kandungan Nafion 20 dan 40 wt% serta loading 3 dan 4 mg Pt-Ru/cm2. Metode brush coating katalis pada GDL memiliki efisiensi penguasan katalis rata-rata sebesar 70%. Dari hasil uji sel tunggal diketahui bahwa cell stack yang memiliki kinerja terbaik adalah yang memiliki open ratio 80.3% dengan densitas energi 25 mW/cm2 sedangkan open ratio 73.1% sebesar 14 mW/cm2. Kandungan Nafion yang memiliki kinerja terbaik adalah sebesar 40 wt% dengan densitas energi 19 mW/cm2 sedangkan kandungan Nafion 20% sebesar 6 mW/cm2. Kenaikan loading dari 3 mg Pt-Ru/cm2 ke 4 mg Pt-Ru/cm2 menunjukkan peningkatan densitas energi DMFC dari 16 mW/cm2 menjadi 18 mW/cm2. Bila dibandingkan dengan hasil riset intemasional, kinerja DMFC penelitian ini masih setengah kalinya bila dilihat dari sisi densitas energi yang dihasilkan, yaitu dengan densitas energi maksimum sebesar 24.75 mW/cm2 sedangkan hasil riset intemasional telah mencapai 39.42 mW/cm2 pada kondisi operasi yang sama."

"Perkembangan DMFC saat ini menyatakan bahwa elektrokatalis Pt-Ru-Mo merupakan elektrokatalis yang terbaik untuk anoda DMFC. Namun, belum diketahui komposisi dan \oading optimal dari elektrokatalis tersebut untuk menghasilkan kinerja terbaik pada sistem DMFC. Sintesis elektrokatalis Pt-Ru-Mo/C sebagai anoda DMFC (Direct Methanol Fuel Cell) dibuat berdasarkan paten Seol Ah Lee, dkk. yang telah dimodifikasi, akan diteliti lebih lanjut komposisi dan loading optimal. Oleh karena itu dibuat sampel dengan variasi komposisi mol logam 1:1:1; 0,8:1:1,2; 0,6:1:1,4 dan variasi loading paduan logam yaitu 3 mg/cm² dan 4 mg/cm². Karakterisasi elektrokatalis dilakukan dengan XRF dan XRD. Modifikasi prosedur (sentrifugasi) berhasil mengurangi kandungan Cl dalam elektrokatalis. Hal ini ditunjukkan oleh hasil XRF untuk kandungan Cl, 7,98% berat untuk komposisi 1:1:1 sedangkan untuk komposisi 0,8:1:1,2 dan 0,6:1:1,4 sebesar 22,26 dan 22,93% berat (tidak menggunakan sentrifugasi). Hasil analisa XRD menunjukkan bahwa pada Pt-Ru-Mo/C 0,8:1:1,2 terdapat MoO dan MoCl5, dan LiBH4. Keberadaan senyawa tersebut mengurangi kinerja elektrokatalis. Uji sel tunggal digunakan untuk mengetahui aktivitas elektrokimia elektrokatalis pada sistem DMFC. Komposisi optimal dari ketiga variasi komposisi mol logam Pt-Ru-Mo/C adalah komposisi 0,8:1:1,2, dimana jumlah Pt-Ru yang optimal (tidak terlalu besar) sehingga penambahan logam ketiga meningkatkan aktivitas elektrokimia elektrokatalis. Densitas energi maksimum komposisi ini yaitu 1,23 mW/cm² pada densitas arus 7,29 mA/cm². Kinerja ini lebih rendah dibandingkan elektrokatalis komersial Pt-Ru/C, dimana densitas energi maksimum 16,58 mW/cm2 pada 43,7 mA/cm². Sementara pengaruh loading tidak memberikan hasil yang signiflkan dimana hanya terjadi peningkatan densitas energi sekitar 0,3 mW/cm². Densitas arus yang rendah pada elektrokatalis hasil sintesis ini diperkirakan terjadi karena terdapatnya pengotor dan bentuk serbuk elektrokatalis yang masih kasar, yang membuat kualitas MEA berkurang."

"Elektrokatalis Pt-Ru-Mo/C dan Pt-Ru-Cr/C yang dibuat berdasarkan metode Seol Ah Lee, dkk. yang telah dimodifikasi ingin diteliti lebih lanjut dalam peranannya sebagai anoda Dtrect Methanol Fuel Cell (DMFC). Diharapkan penggunaan logam ketiga, Mo dan Cr, dapat mengurangi peracunan oleh senyawa intermediate (-CO ads) pada permukaan logam paduan berbasis Pt Oleh karena itu dibuat dua buah sampel dengan loading Pt yang sama yaitu I mg/cm2, agar dapat dilihat efek kehadiran Mo dan Cr sebagai logam ketiga (M) dalam Pt-Ru-M/C dalam MEA dengan luasan 6,5 cm, Karakterisasi elektrokatalis dilakukan dengan XRF dan XRD. Modifikasi prosedur berhasil mengurangi kandungan Cl dalam sampel. Hal ini ditunjukkan oleh hasil XRF untuk kandungan Cl, yaitu 16,2940 % berat untuk Pt-Ru-Cr/C. Sedangkan dalam Pt-Ru-Mo/C sebesar 8,5257 % berat. Sedangkan hasil XRD menunjukkan di Pt-Ru-Mo/C terdapat Mo dan MoCis sedangkan untuk elektrokatalis Pt-Ru-Cr/C terdapat Pt, Ru dan CrCh. Selain itu dilakukan uji setengah sel dengan dilakukan pada suhu ruang (25"C) dengan larutan elektrolitnya rnerupakan campuran I M H2SO-1 dan 0,5 M CH3OH Elektroda kerja menggunakan lempengan platina ( 1,5 cm2 ) yang telah dilapisi dengan bubuk elektrokatalis. proses pengelemannya menggunakan lem autoseal yang tahan pada kondisi asam. Untuk elektrode pembantu (counter electrode) menggunakan Pt. Sedangkan electrode referensi digunakan Ag/AgCI. Lalu dilakukan..."

"Ketergantungan terhadap energi yang berbasis minyak bumi, merupakan faktor utama yang mempengaruhi perkembangan Direct Methanol Fuel Cell (DMFC), yang mampu mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik secara langsung. Pada kondisi aktualnya, DMFC menghasilkan potensial yang rendah akibat dari lambatnya reaksi kimia yang terjadi pada elektroda katoda dan berdifusinya sejumlah metanol dari anoda ke elektroda katoda sehingga mempengaruhi kinerja DMFC. Penelitian yang dilakukan memiliki dua orientasi yang berfokus untuk mengatasi faktor-faktor yang mengakibatkan menurunnya kinerja dari DMFC, yaitu menghasilkan elektrokatalis bimetal pada elektroda katoda yang memiliki aktivitas reduksi oksigen yang tinggi dan toleran terhadap kehadiran metanol. Selain daripada untuk meningkatkan aktivitas reduksi oksigen, penambahan logam W juga untuk meningkatkan ketahanan elektrokatalis terhadap kehadiran metanol. Variasi penambahan logam W terhadap komposisi katalis PtW/C untuk melihat pengaruh penambahan logam W, sehingga diperoleh komposisi yang optimal. Elektrokatalis PtW/C disintesis dengan menggunakan metode Polyol yang telah dimodifikasi, yang kemudian dikarakterisasi dengan XRF. Uji setengah sel yang dilakukan dalam dua kondisi larutan elektrolit yang berbeda, yaitu dalam larutan H2SO4 0.5M dan dalam larutan H2SO4 0.5M + CH3OH."

"Fuel Cell adalah sebuah electrochemical device yang dapat mengkonversi energi kimia menjadi energi listrik. Salah satu jenis fuel cell adalah Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Permasalahan utama pengembangan DMFC adalah lambatnya kinetika elektrokimia di sisi katoda dan anoda yang berbasis logam Platina (Pt). Khusus di sisi katoda, aktivitas reaksi reduksi oksigen / oxygen reduction reaction (ORR) masih rendah dan terjadi methanol crossover. Methanol crossover adalah proses difusi metanol dari anoda, melewati membran menuju katoda sebagai akibat gradien konsentrasi metanol (konsentrasi metanol di anoda lebih tinggi daripada di katoda) dan electro-osmotic drag (pergerakan proton dari anoda ke katoda dengan menarik molekul air akibat medan listrik). Metanol yang berdifusi teradsorb pada katoda, sehingga pada katoda terjadi reaksi reduksi oksigen dan oksidasi metanol secara kontinyu. Mixed potential yang terjadi akibat kedua reaksi tersebut menyebabkan penurunan voltase sel. Untuk meningkatkan kinerja DMFC, disintesis elektrokatalis katoda Pt-Cr/C. Logam Cr bersifat tahan terhadap kehadiran metanol di katoda (high methanol tolerance). Dengan tersubstitusinya sebagian Pt oleh Cr pada alloy Pt-Cr/C diharapkan mampu meminimalisasi oksidasi metanol pada katoda, sehingga pengaruh mixed potential terhadap penurunan voltase sel dapat dikurangi. Selain itu ketika terbentuk alloy PtCr/C, elektrokatalis memiliki oxygen vacancies atau defect yang cukup sehingga dapat memfasilitasi pengikatan dan disosiasi oksigen. Spesi oksigen aktif ini akan meningkatkan aktivitas reaksi reduksi oksigen.. Logam Cr yang digunakan sebagai pensubstitusi Pt adalah logam golongan transisi yang harganya lebih murah dari Pt sehingga komponen biaya elektrokatalis dapat dikurangi."