Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

"Direct Ethanol Fuel cell (DEFC) merupakan alat konversi energi alternatif pada bidang transportasi yang ramah lingkungan dan efisien. DEFC menggunakan prinsip kerja sel elektrokimia dari reaksi etanol dan oksigen yang menghasilkan energi listrik. Pengembangan teknologi ini diharapkan mampu menggantikan penggunaan mesin pembakaran internal di masa mendatang. Sebagai awal terobosan baru dalam pengembangan penerapan DEFC pada kendaraan, sebuah miniatur mobil, yang disebut mobil energi kimia, akan dirancang dan difabrikasi. Fabrikasi mobil energi kimia ini didasari oleh Chemical Energy Car Competition yang sudah menghasilkan berbagai miniatur mobil yang digerakkan dengan energi dari reaksi kimia. Pengujian kinerja DEFC dilakukan pada temperatur dan tekanan ruang. Pengujian sel tunggal ini menghasilkan densitas daya sebesar 0.74 mW/cm2 dan densitas arus 1.31 mA/cm2 pada tegangan 564 mV. Karakterisasi motor listrik yang dilakukan hanya mampu menghasilkan motor listrik dengan starting point 0.4 V. Starting point ini masih lebih besar dibandingkan dengan motor listrik fuel cell yaitu 0.15 V. Perhitungan mekanika yang dilakukan pada mobil yaitu perbandingan gear dan neraca energi pada mobil energi kimia skala miniatur dan skala besar. Pada mobil skala miniatur didapat perbandingan gear 17.28 dan kehilangan energi sebesar 75.61 %. Sedangkan pada mobil energi kimia skala besar didapat rasio gear 4.1 dan kehilangan energi sebesar 56.78 %. Dan dari perhitungan ini didapatkan rancangan fuel cell yang sebaiknya didesain untuk mobil energi kimia mendatang yaitu fuel cell DEFC seri dengan 6 cell stack dengan luas active area 25 cm2.

---

Direct Ethanol Fuel cell (DEFC) is an alternative power generator for transportation application which is environmentally save and efficient. DEFC uses the principal of electrochemical cell from ethanol and oxygen reaction that result electric energy. This technology development is hoped to replace application of internal combustion engine in the future. As a development of DEFC application in vehicle, a car miniature, which called chemical energy car, is designed and fabricated. This fabrication is based on Chemical Energy Car Competition that has been creating many car miniatures that is moved by chemical reaction. DEFC performance test is taken at room temperature and pressure. It result 0.74 mW/cm2 of power density and 1.31 mA/cm2 of current density at 564 mV. Characterization of electric motor only produces electric motor with starting point 0.4 V. This is still bigger than starting point of electric motor fuel cell is 0.15 V. Mechanical calculation in vehicle is taken on gear ratio and energy balance in chemical energy car miniature and big scale. In car miniature, gear ratio is 17.28 and loss energy amount 75.61 %. And the otherwise, chemical energy car big scale has gear ratio is 4.1 and loss energy amount 56.78 %. For this calculation has fuel cell design for next chemical energy car is DEFC series with 6 cell stack and active area is 25 cm2 each cell stack."

"Kebutuhan manusia akan energi semakin meningkat. Sehingga perlu ada energi alternatif untuk mensubtitusi bahan bakar fosil yang digunakan saat ini. Sumber energi alternatif yang sedang dikembangkan saat ini adalah etanol. Etanol dapat dijadikan bahan bakar pada fuel cell. Direct Ethanol Fuel Cell (DEFC) merupakan salah satu jenis fuel cell yang sangat potensial untuk digunakan dalam aplikasi peralatan portable. Salah satu aplikasi dari DEFC ini adalah pada Chemical Energy Car (Chem E Car) yang merupakan prototipe mobil berbahan bakar dari energi kimia. DEFC ini dapat mengkonversi etanol secara langsung menjadi energi listrik.Dalam penelitian ini dilakukan fabrikasi mobil energi kimia beserta komponenkomponen penyusunnya. Untuk bahan bakar DEFC digunakan energi alternatif yakni etanol. Etanol yang digunakan adalah etanol 2M serta dengan bantuan katalis komersial, yakni Pt-Ru/C untuk anoda dan Pt/C untuk katoda. Tahapan penelitian ini meliputi perancangan seluruh komponen mobil energi kimia; fabrikasi komponen mobil energi kimia seperti: cell stack, MEA (Membrane Electrode Assembly), tangki etanol, kerangka mobil; perakitan dari seluruh komponen mobil energi kimia; pengujian dari mobil energi kimia ini.Hasil uji DEFC pada temperatur 25_C menghasilkan voltase maksimum 0,506 V dengan densitas arus 0,011 mA/cm2 dan densitas arus maksimum 4,165 mA/cm2 pada 0,004 V. Dengan daya dari voltase dan arus yang dihasilkan tersebut belum dapat menggerakkan dinamo mobil energi kimia. Sehingga mobil tersebut belum dapat berjalan. Fabrikasi mobil energi kimia ini diharapkan dapat membantu tercetusnya penelitian lebih lanjut tentang DEFC dan mobil energi kimia. Sehingga manusia dapat menggunakan energi alternatif dan dapat diperbaharui, secara komersial. Selain itu diharapkan ketergantungan akan penggunaan bahan bakar fosil akan berkurang.

---

Human needs of energy always increase every time. Alternative energy is needed to substitute the fossil fuel. One of the sources of alternative energy is ethanol. Ethanol can be used as a fuel in fuel cell. Direct Ethanol Fuel Cell (DEFC) is one of type of fuel cell which is very potential to be used in portable equipment. One of the applications of DEFC is chemical energy car (Chem E-Car) which is the prototype of car with chemical as a fuel. DEFC can convert energy of ethanol directly become an electricity.

In this research, we did the fabrication of chemical energy car and all the components. DEFC used ethanol as its fuel, which is one of alternatives energy. The ethanol that we used is ethanol 2M and commercial catalyst, Pt-Ru/C for anode and Pt/C for cathode to produce the electricity. The step of this research consist of design all the components of the Chem E-Car; fabrication of cell stack, MEA (Membrane Electrode Assembly), ethanol's tank, chassis; assembly all the components; and take the test of this Chem E-Car.

The results shows that DEFC performance at temperature 25_C give the maximum voltage 0,506 V when the current density is 0,011 mA/cm2 and the maximum current density is 4,165 mA/cm2 at 0,004 V. The power from DEFC system still can't make the dynamo running. So the car still can't move. We hope from this fabrication of chemical energy car can help the next research in DEFC and chemical energy car. So human can use alternative energy which is renewable. Beside that hopefully, the use of fossil fuel will decrease."

"PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) merupakan alat konversi energi alternatif pada bidang transportasi yang ramah lingkungan dan efisien. PEMFC menggunakan prinsip kerja sel elektrokimia dari reaksi hirogen dan oksigen yang menghasilkan energi listrik. Pengembangan teknologi ini diharapkan mampu menggantikan mesin pembakaran internal pada kendaraan saat ini. Sebagai awal terobosan baru dalam pengembangan penerapan PEMFC pada kendaraan, sebuah miniatur mobil, yang disebut mobil energi kimia, akan dirancang dan difabrikasi. Fabrikasi mobil energi kimia ini didasari oleh Chemical Energy Car Competition yang sudah menghasilkan berbagai miniatur mobil yang digerakkan dengan energi dari reaksi kimia.PEMFC yang difabrikasi menggunakan bahan bakar hidrogen yang dihasilkan dari hidrolisis natrium borohidrida. Pengujian kinerja PEMFC dilakukan pada temperatur dan tekanan ruang. Pengujian sel tunggal menghasilkan densitas daya sebesar 3,58 mW/cm2 dan densitas arus sebesar 10 mA/cm2 pada voltase 900 mV. Perhitungan mekanis pada mobil dilihat dari variabel putaran untuk memperoleh kecepatan maksimal.Berdasarkan referensi mobil city car saat ini, dengan daya 20 kW didapatkan empat rasio gear untuk mencapai kecepatan maksimal 52 km/jam. Dengan rasio gear yang sama dan rasio daya 1:4000, mobil skala miniatur yang dirancang dapat mencapai kecepatan maksimal 0,038 m/s pada torsi 98,764 Nm. Simulasi aerodinamika secara kualitatif membandingkan antara mobil energi kimia yang sudah difabrikasi dengan mobil rancangan untuk mengurangi hambatan aliran udara pada badan mobil. Mobil hasil rancangan memiliki bentuk streamline yang lebih baik daripada mobil yang difabrikasi.

---

Proton Exchange Membrane Fuel Cel (PEMFC)l is an alternative power generator for transportation application which is environmentally save and efficient. PEMFC uses the principal of electrochemical cell from hydrogen and oxygen reaction that result electric energy. This technology development is hoped to replace internal combustion engine in vehicle mowadays. As a development of PEMFC application in vehicle, a car miniature, which is called chemical energy car, is designed and fabricated. This fabrication is based on Chemical Energy Car Competition that has been creating many car miniature that is moved by chemical reaction.

The fabricated PEMFC in this research uses sodium borohydride hydrolisis to form hydrogen fuel. PEMFC performance test is taken at room temperature and pressure. It results 3,58 mW/cm2 of power density and 10 mA/cm2 of current density at voltage 900 mV. Mechanical calculation in vehicle is taken on torsional variable to get a maximum value of velocity.

Based on the fact of city car, with 20 kW of power, there are four gear ratio to reach 52 km/hour of maximum velocity. With the same gear ratio and power ratio 1:2000, the design of vehicle in miniature scale can reach maximum velocity 0,152 m/s at 94,706 Nm of torque. A qualitative Aerodynamic simulation compare between the fabricated chemical energy car and the designed vehicle to reduce air resistance on car?s body. The designed car has a better streamline shape than the fabricated one."

"Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) dapat menjadi solusi penyedia energi massadepan karena bahan bakarnya yang cair, temperatur operasi yang rendah dan densitas energi yang tinggi. DMFC dapat diaplikasikan pada perangkat portable salah satunya Chem E-Car.Chem E-Car merupakan prototype model mobil menggunakan tenaga penggerak dari energi kimia.Pada penelitian ini dilakukan desain, fabrikasi, dan uji kinerja DMFC yang akan digunakan sebagai sumber energi penggerak Chem E-Car. Membran Electrode Assembly (MEA) difabrikasi menggunakan katalis komersial Pt (katoda) - PtRu (anoda) dengan metode brush coatingpada kertas karbon.Bipolar plate didesain dan difabrikasi dari plat grafit dengan flowfield jenis serpentin.DMFC hasil fabrikasi terdiri dari tiga unit sel yang disusun seri memiliki massa 1020 gram, berdimensi 10 cm x 10 cm x 4 cm dan luas aktif total 108 cm2. Hasil uji kinerja sel tunggal DMFC menunjukkan Open Circuit Voltage (OCV) 504 mV, densitas daya maksimum 3,7 mW/cm2 pada voltase 212 mV dan densitas arus 17,8 mA/cm2 dalam kondisi operasi suhu ruang, metanol 2 M 0,04 mL/detik (pasif) dan oksigen 10 psig.Kinerja DMFC harus ditingkatkan untuk dapat diaplikasikan pada Chem E-Car.

---

Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) can be the solution for energy in the future, because of its fuel in liquid form, low operating temperature and high energy density. DMFC can be applied in portable devices like Chem E-Car. Chem E-Car is a prototype model of a car that uses propulsion of chemical energy.

The objective of this research is to design, fabricate, and apply performance testing of DMFC, which will be used as Chem E-Car driving energy source. Membrane Electrode Assembly (MEA) is fabricated using a commercial Pt catalyst (cathode) - PtRu (anode) with brush coating method on carbon paper. Bipolar plate is designed and fabricated from graphite plate with serpentine flowfield types.

Result of DMFC fabrication consists of three cell units in a series with 1020 grams mass, 10 cm x 10 cm x 4 cm dimension, and 108 cm2 total active area. The single cell performance of DMFC test results demonstrate Open Circuit Voltage (OCV) 504 mV, the maximum power density 3.7 mW/cm2 at voltage 212 mV and current density 17.8 mA/cm2 in operating conditions at room temperature, 2 M methanol 0.04 mL/sec (passive) and oxygen 10 psig.Performance of DMFC must be improved for Chem E-Caraplication."

"Direct oxidation fuel cells (DOFCs) telah banyak menarik perhatian sebagai alternative pengganti dari hydrogen-fuel cell dikarenakan lebih mudah penanganan dan transportasi bahan bakarnya. Penggunaan bahan bakar cair pada DOFC akan lebih sederhana dibandingkan hydrogen dan tidak memerlukan infrastruktur baru pada trasnportasi bahan bakarnya. Ethanol adalah salah satu kandidat bahan bakar untuk DOFC yang mempunyai kelebihan diantaranya : tidak beracun, sebagai bahan bakar terbaharukan, dan mempunyai kerapatan energi yang tinggi. Akan tetapi penggunaan ethanol pada direct ethanol fuel cell (DEFC) dihadapkan pada permasalahan utama yaitu kesulitan untuk memutus ikatan C-C pada ethanol dimana reaksi oksidasi akan terjadi secara parsial sehingga energi listrik yang dihasilkan tidak maksimal . Untuk memecahkan masalah tersebut maka penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan katalis anoda berbasiskan platina berpenyangga karbon untuk oksidasi ethanol yang mampu memutus ikatan C-C menuju reaksi oksidasi total. Tujuan khusus yang pertama pada penelitian ini adalah studi pengaruh penambahan rhodium pada katalis platina berpenyangga karbon terhadap aktivitas dan selektivitas katalis untuk oksidasi ethanol. Tujuan khusus kedua adalah studi pengaruh penambahan ceria pada katalis platina berpenyangga karbon terhadap aktivitas dan selektivitas katalis untuk oksidasi ethanol. Sedangkan tujuan khusus ketiga adalah studi pengaruh penambahan rhodium dan ceria bersama-sama pada katalis platina berpenyangga karbon terhadap aktivitas dan selektivitas katalis untuk oksidasi ethanol. Metoda penelitian terdiri dari beberapa aktivitas yaitu: sintesis katalis, karakterisasi fisik katalis, karakterisasi elektrokimia, perakitan membrane electrode assembly (MEA), pengukuran on-line dengan teknik differential electrochemical mass spectrommtery (DEMS) dan uji kinerja fuel cell susunan tunggal. Ceria disintesis menggunakan teknik precipitasi konvensional dengan dua tahap. Sebagai pembanding pada penelitian ini juga digunakan ceria komersial dari Alfa Aesar. Preparasi katalis (Pt-CeO2/C, Pt-Rh/C and Pt-Rh-CeO2/C) dilakukan dengan teknik koloid menggunakan ethylene glycol sebagai reduktan. Semua katalis di preparasi dengan target 20% berat platinum. Katalis yang telah di preparasi kemudian di karakterisasi dengan SEM-EDX untuk menganalisa morphologi permukaan katalis, dengan XRD untuk menganalisa kristalinitas dan struktur katalis, dan transmission elektron mikroskopy (TEM) untuk mengukur diameter partikel dan distribusinya. Dari hasil karakterisasi fisik diketahui bahawa ceria yang disintesa adalah berbentuk kristal sama dengan ceria komersial dengan diameter kristal 9 nm, sedangkan diameter ceria komersial adalah 19 nm. Ukuran diameter partikel katalis Pt-CeO2/C and Pt-Rh-CeO2/C adalah sekitar 2-3.5 nm dan terdistribusi merata dengan sedikit agglomerasi. Dari hasil EDX diketahui bahwa semua elemen katalis terdeteksi. Karakterisasi elektrokimia dilakukan dengan normal cyclic voltammetry, chronoamperommetry, and cyclic voltammetry pada media asam dan basa. Karakterisasi elektrokimia dilakukan untuk menginvestigasi aktivitas katalis yang dinyatakan dengan arus faraday yang dihasilkan pada uji setengah sel. Uji DEMS dilakukan untuk investigasi aktivitas katalis dan selektivitas pembentukan CO2 yang telah dirakit dalam susunan fuel cell. Katalis PtCeO2/C dan PtRhCeO2/C yang disintesis dengan metoda koloid meningkatkan aktivitas dan selektivitas terhadap pembentukan CO2 pada elektrooksidasi ethanol yang mengarah kepada reaksi oksidasi total pada pengujian di direct ethanol fuel cell (DEFC). Penambahan rhodium (Rh) pada katalis Pt/C meningkatkan kemampuan untuk memutus ikatan C-C pada ethanol. Akan tetapi hasil pemutusan ikatan C-C tersebut tidak semua di konversi menjadi CO2 di sebabkan adsorpsi CO pada permukaan Rh yang kuat, sehingga peningkatan activitas dan selektivitas katalis tersebut tidak terlalu besar. Penambahan CeO2 pada katalis Pt/C meningkatkan kemampuan katalis untuk memutus ikatan C-C pada elektro-oksidasi ethanol, sekaligus meningkatkan kemampuan katalis untuk mengoksidasi lanjut CO intermediate product menjadi CO2. Peningkatan aktivitas dan selektivitas katalis tersebut disebabkan fungsi CeO2 sebagai pendonor oksigen kepada permukaan platina, sehingga dengan adanya oksigen yang cukup pada permukaan platina meningkatkan kemampuan memutus ikatan C-C dan meningkatkan kemampuan mengkonversi CO menjadi CO2. Penambahan Rh dan CeO2 secara bersama-sama meningkatkan activitas dan selektivitas katalis pada reaksi elektro-oksidasi ethanol. Peningkatan tersebut lebih besar dibandingkan jika hanya di tambah rhodium saja ataupun hanya ditambahkan CeO2 saja. Penambahan keduanya tersebut akan bersinergi sehingga meningkatkan aktivitas dan selektivitas katalis PtRhCeO2/C. Peningkatan aktivitas katalis yang disintesis (in-house) terhadap katalis referensi Pt/C pada potential 0,6 V dan suhu operasi 90oC adalah : 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 5.99%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 3.89%, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 19.6%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 26.3%. Peningkatan selektivitas katalis yang di sintesis (in-house) untuk pembentukan CO2 terhadap katalis referensi Pt/C pada potensial 0,6 V suhu operasi 90oC adalah: 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 20%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 19 %, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 27%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 24%.Direct oxidation fuel cells (DOFCs) have recently attracted major attention, as an alternative to hydrogen fuel cells, mainly due to easier fuel storage and handling. The organic liquids used for DOFCs are much simpler to handle than gaseous hydrogen and also in many cases do not require any new distribution infrastructure. Ethanol is one of the fuel candidates for direct oxidation fuel cell (DOFC). The advantages of ethanol are due to non toxicity, renewability and high energy density. Unfortunately, utilization of ethanol as fuel in direct ethanol fuel cell (DEFC) is still covered by main problem which is slow kinetic reaction due to difficult to break C-C bond in ethanol. In order to solve this main problem in ethanol electro-oxidation reaction (EOR) the research work is aimed to develop and investigate an anode catalyst base on carbon supported platinum catalyst for ethanol electro-oxidation in direct ethanol fuel cell (DEFC) which capable to promote in breaking C-C bond toward total oxidation reaction of ethanol. First specific objective of the research is to study the effect of Rhodium on carbon supported Pt catalysts to the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction. The second specific objective is to study the effect of CeO2 on carbon supported Pt catalysts to the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction. Moreover, the third specific objective of the research work is to study the effect of Rh and CeO2 addition on carbon supported Pt catalysts to the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction. The research methodology was comprised of activities: catalyst syntheses, physical characterization, electrochemical characterization, membrane electrode assembly (MEA), in-situ differential mass spectrometry and fuel cell test in single cell setup. CeO2 nano-size particle material was prepared by two step conventional precipitation (in-house CeO2) and for comparison purpose; we also used commercial CeO2 purchased from Johnson Mattews. Preparation of catalysts (Pt-CeO2/C, Pt-Rh/C and Pt-Rh-CeO2/C) was carried out by colloidal method using ethylene glycol reductant agent. All of catalysts synthesized with 20 weight percent of Pt loading. New developed catalysts then characterized by SEM-EDX to analyze the morphology of catalysts, X-ray diffraction (XRD) to analyze the crystallography, and transmission electron microscopy (TEM) to investigate the particle size and particle dispersion. Physical characterizations result indicated that in-house CeO2 was a crystallite as CeO2 commercial was with the particle size diameter of about 9 nm, meanwhile the particle size diameter of commercial CeO2 about 19 nm. Particle size diameter of Pt-CeO2/C and Pt-Rh-CeO2/C catalysts was about 2-3.5 nm and well dispersed with light agglomeration. Energy dispersive of X-Ray (EDX) analysis shows that all of element in the catalyst was detected. Electrochemical characterization was carried out by normal cyclic voltammetry, chronoamperommetry, and cyclic voltammetry in present of ethanol either in acid or alkaline medium. Electrochemical characterization is to investigate the activity of the catalyst correlated to the Faradaic current which obtained in half cell/model electrode. In-situ differential electrochemical mass spectrometry (DEMS) was conducted to further investigate the activity and selectivity of ethanol electrooxidation over PtCeO2/C and PtRhCeO2/C in real fuel cell setup. New developed catalysts of PtCeO2/C and PtRhCeO2/C which was synthesized by colloidal method improved the activity and selectivity to CO2 product in ethanol electro-oxidation toward total oxidation reaction in direct ethanol fuel cell. Whereas, effect addition of rhodium in the catalyst was to improve capability in C-C bond breaking, while effect addition of CeO2 in the catalyst was to donor oxygen onto Pt surface to break C-C bond and to promote COads intermediate to the CO2 product on the surface of platinum. Addition of rhodium to the carbon supported Pt catalyst improved in C-C bond breaking in ethanol electro-oxidation. However, the result of C-C bond breaking was not converted to CO2 product totally, due to strongly adsorption of CO intermediate product on surface of PtRh. Therefore, it was only slightly increase of the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction (EOR) over PtRh/C compared to commercial Pt/C reference catalyst. Addition of CeO2 to the carbon supported catalyst improved the activity of catalysts in C-C bond breaking and improved the selectivity by promoted the oxidation of CO intermediate product to CO2 on Pt surface. The ceria effect was associated to the capabilities of ceria to provide oxygen on Pt surface that finally could improve activity and selectivity of the catalyst in ethanol oxidation reaction. Addition of Rh and CeO2 to the carbon supported catalyst improved the activity of catalysts in C-C bond breaking and improved the selectivity for CO2 formation. The improvements of activity and selectivity of the catalyst is due to a synergistic effect.In the real fuel cell, improvement of an activity in electrochemical cell measurement was also obtained by in-situ differential electrochemical mass spectrometry. Increase in activity over ceria modified catalyst also led to increase in selectivity for CO2 formation. Increasing in activity was indicated by increment of Faradaic current and the increasing selectivity of the catalysts to the CO2 formation was indicated by increment of the CO2 current efficiency. Both increasing of the activity and selectivity were occurred at low potential less than 0.6 V vs. RHE Increasing activity of ethanol oxidation over ceria modified Pt-based catalysts in comparison to reference catalyst (20% Pt/C ) at potential 0.6 V and temperature 90oC are: 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 5.99%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 3.89%, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 19.6%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 26.3%. The product of the ethanol oxidation reaction over Pt/C, PtCeO2/C, PtRh/C and PtRhCeO2/C which was investigated by in-situ DEMS were CO2, acetaldehyde, methane, ethane. Meanwhile, acetic acid was not detected by DEMS due to low volatility. CO2 current efficiency (CCE) was represented the selectivity to CO2 formation of ethanol oxidation. Increasing CCE over ceria modified Pt-based catalysts in comparison to reference catalyst (20% Pt/C ) at potential 0.6 V and temperature 90oC are: 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 20%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 19 %, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 27%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 24%"

"Direct oxidation fuel cells (DOFCs) telah banyak menarik perhatian sebagai alternative pengganti dari hydrogen-fuel cell dikarenakan lebih mudah penanganan dan transportasi bahan bakarnya. Penggunaan bahan bakar cair pada DOFC akan lebih sederhana dibandingkan hydrogen dan tidak memerlukan infrastruktur baru pada trasnportasi bahan bakarnya. Ethanol adalah salah satu kandidat bahan bakar untuk DOFC yang mempunyai kelebihan diantaranya : tidak beracun, sebagai bahan bakar terbaharukan, dan mempunyai kerapatan energi yang tinggi. Akan tetapi penggunaan ethanol pada direct ethanol fuel cell (DEFC) dihadapkan pada permasalahan utama yaitu kesulitan untuk memutus ikatan C-C pada ethanol dimana reaksi oksidasi akan terjadi secara parsial sehingga energi listrik yang dihasilkan tidak maksimal . Untuk memecahkan masalah tersebut maka penelitian ini bertujuan untuk mengembangkan katalis anoda berbasiskan platina berpenyangga karbon untuk oksidasi ethanol yang mampu memutus ikatan C-C menuju reaksi oksidasi total. Tujuan khusus yang pertama pada penelitian ini adalah studi pengaruh penambahan rhodium pada katalis platina berpenyangga karbon terhadap aktivitas dan selektivitas katalis untuk oksidasi ethanol. Tujuan khusus kedua adalah studi pengaruh penambahan ceria pada katalis platina berpenyangga karbon terhadap aktivitas dan selektivitas katalis untuk oksidasi ethanol. Sedangkan tujuan khusus ketiga adalah studi pengaruh penambahan rhodium dan ceria bersama-sama pada katalis platina berpenyangga karbon terhadap aktivitas dan selektivitas katalis untuk oksidasi ethanol. Metoda penelitian terdiri dari beberapa aktivitas yaitu: sintesis katalis, karakterisasi fisik katalis, karakterisasi elektrokimia, perakitan membrane electrode assembly (MEA), pengukuran on-line dengan teknik differential electrochemical mass spectrommtery (DEMS) dan uji kinerja fuel cell susunan tunggal. Ceria disintesis menggunakan teknik precipitasi konvensional dengan dua tahap. Sebagai pembanding pada penelitian ini juga digunakan ceria komersial dari Alfa Aesar. Preparasi katalis (Pt-CeO2/C, Pt-Rh/C and Pt-Rh-CeO2/C) dilakukan dengan teknik koloid menggunakan ethylene glycol sebagai reduktan. Semua katalis di preparasi dengan target 20% berat platinum. Katalis yang telah di preparasi kemudian di karakterisasi dengan SEM-EDX untuk menganalisa morphologi permukaan katalis, dengan XRD untuk menganalisa kristalinitas dan struktur katalis, dan transmission elektron mikroskopy (TEM) untuk mengukur diameter partikel dan distribusinya. Dari hasil karakterisasi fisik diketahui bahawa ceria yang disintesa adalah berbentuk kristal sama dengan ceria komersial dengan diameter kristal 9 nm, sedangkan diameter ceria komersial adalah 19 nm. Ukuran diameter partikel katalis Pt-CeO2/C and Pt-Rh-CeO2/C adalah sekitar 2-3.5 nm dan terdistribusi merata dengan sedikit agglomerasi. Dari hasil EDX diketahui bahwa semua elemen katalis terdeteksi. Karakterisasi elektrokimia dilakukan dengan normal cyclic voltammetry, chronoamperommetry, and cyclic voltammetry pada media asam dan basa. Karakterisasi elektrokimia dilakukan untuk menginvestigasi aktivitas katalis yang dinyatakan dengan arus faraday yang dihasilkan pada uji setengah sel. Uji DEMS dilakukan untuk investigasi aktivitas katalis dan selektivitas pembentukan CO2 yang telah dirakit dalam susunan fuel cell. Katalis PtCeO2/C dan PtRhCeO2/C yang disintesis dengan metoda koloid meningkatkan aktivitas dan selektivitas terhadap pembentukan CO2 pada elektrooksidasi ethanol yang mengarah kepada reaksi oksidasi total pada pengujian di direct ethanol fuel cell (DEFC). Penambahan rhodium (Rh) pada katalis Pt/C meningkatkan kemampuan untuk memutus ikatan C-C pada ethanol. Akan tetapi hasil pemutusan ikatan C-C tersebut tidak semua di konversi menjadi CO2 di sebabkan adsorpsi CO pada permukaan Rh yang kuat, sehingga peningkatan activitas dan selektivitas katalis tersebut tidak terlalu besar. Penambahan CeO2 pada katalis Pt/C meningkatkan kemampuan katalis untuk memutus ikatan C-C pada elektro-oksidasi ethanol, sekaligus meningkatkan kemampuan katalis untuk mengoksidasi lanjut CO intermediate product menjadi CO2. Peningkatan aktivitas dan selektivitas katalis tersebut disebabkan fungsi CeO2 sebagai pendonor oksigen kepada permukaan platina, sehingga dengan adanya oksigen yang cukup pada permukaan platina meningkatkan kemampuan memutus ikatan C-C dan meningkatkan kemampuan mengkonversi CO menjadi CO2. Penambahan Rh dan CeO2 secara bersama-sama meningkatkan activitas dan selektivitas katalis pada reaksi elektro-oksidasi ethanol. Peningkatan tersebut lebih besar dibandingkan jika hanya di tambah rhodium saja ataupun hanya ditambahkan CeO2 saja. Penambahan keduanya tersebut akan bersinergi sehingga meningkatkan aktivitas dan selektivitas katalis PtRhCeO2/C. Peningkatan aktivitas katalis yang disintesis (in-house) terhadap katalis referensi Pt/C pada potential 0,6 V dan suhu operasi 90oC adalah : 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 5.99%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 3.89%, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 19.6%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 26.3%. Peningkatan selektivitas katalis yang di sintesis (in-house) untuk pembentukan CO2 terhadap katalis referensi Pt/C pada potensial 0,6 V suhu operasi 90oC adalah: 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 20%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 19 %, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 27%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 24%.Direct oxidation fuel cells (DOFCs) have recently attracted major attention, as an alternative to hydrogen fuel cells, mainly due to easier fuel storage and handling. The organic liquids used for DOFCs are much simpler to handle than gaseous hydrogen and also in many cases do not require any new distribution infrastructure. Ethanol is one of the fuel candidates for direct oxidation fuel cell (DOFC). The advantages of ethanol are due to non toxicity, renewability and high energy density. Unfortunately, utilization of ethanol as fuel in direct ethanol fuel cell (DEFC) is still covered by main problem which is slow kinetic reaction due to difficult to break C-C bond in ethanol. In order to solve this main problem in ethanol electro-oxidation reaction (EOR) the research work is aimed to develop and investigate an anode catalyst base on carbon supported platinum catalyst for ethanol electro-oxidation in direct ethanol fuel cell (DEFC) which capable to promote in breaking C-C bond toward total oxidation reaction of ethanol. First specific objective of the research is to study the effect of Rhodium on carbon supported Pt catalysts to the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction. The second specific objective is to study the effect of CeO2 on carbon supported Pt catalysts to the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction. Moreover, the third specific objective of the research work is to study the effect of Rh and CeO2 addition on carbon supported Pt catalysts to the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction. The research methodology was comprised of activities: catalyst syntheses, physical characterization, electrochemical characterization, membrane electrode assembly (MEA), in-situ differential mass spectrometry and fuel cell test in single cell setup. CeO2 nano-size particle material was prepared by two step conventional precipitation (in-house CeO2) and for comparison purpose; we also used commercial CeO2 purchased from Johnson Mattews. Preparation of catalysts (Pt-CeO2/C, Pt-Rh/C and Pt-Rh-CeO2/C) was carried out by colloidal method using ethylene glycol reductant agent. All of catalysts synthesized with 20 weight percent of Pt loading. New developed catalysts then characterized by SEM-EDX to analyze the morphology of catalysts, X-ray diffraction (XRD) to analyze the crystallography, and transmission electron microscopy (TEM) to investigate the particle size and particle dispersion. Physical characterizations result indicated that in-house CeO2 was a crystallite as CeO2 commercial was with the particle size diameter of about 9 nm, meanwhile the particle size diameter of commercial CeO2 about 19 nm. Particle size diameter of Pt-CeO2/C and Pt-Rh-CeO2/C catalysts was about 2-3.5 nm and well dispersed with light agglomeration. Energy dispersive of X-Ray (EDX) analysis shows that all of element in the catalyst was detected. Electrochemical characterization was carried out by normal cyclic voltammetry, chronoamperommetry, and cyclic voltammetry in present of ethanol either in acid or alkaline medium. Electrochemical characterization is to investigate the activity of the catalyst correlated to the Faradaic current which obtained in half cell/model electrode. In-situ differential electrochemical mass spectrometry (DEMS) was conducted to further investigate the activity and selectivity of ethanol electrooxidation over PtCeO2/C and PtRhCeO2/C in real fuel cell setup. New developed catalysts of PtCeO2/C and PtRhCeO2/C which was synthesized by colloidal method improved the activity and selectivity to CO2 product in ethanol electro-oxidation toward total oxidation reaction in direct ethanol fuel cell. Whereas, effect addition of rhodium in the catalyst was to improve capability in C-C bond breaking, while effect addition of CeO2 in the catalyst was to donor oxygen onto Pt surface to break C-C bond and to promote COads intermediate to the CO2 product on the surface of platinum. Addition of rhodium to the carbon supported Pt catalyst improved in C-C bond breaking in ethanol electro-oxidation. However, the result of C-C bond breaking was not converted to CO2 product totally, due to strongly adsorption of CO intermediate product on surface of PtRh. Therefore, it was only slightly increase of the activity and selectivity of ethanol electro-oxidation reaction (EOR) over PtRh/C compared to commercial Pt/C reference catalyst. Addition of CeO2 to the carbon supported catalyst improved the activity of catalysts in C-C bond breaking and improved the selectivity by promoted the oxidation of CO intermediate product to CO2 on Pt surface. The ceria effect was associated to the capabilities of ceria to provide oxygen on Pt surface that finally could improve activity and selectivity of the catalyst in ethanol oxidation reaction. Addition of Rh and CeO2 to the carbon supported catalyst improved the activity of catalysts in C-C bond breaking and improved the selectivity for CO2 formation. The improvements of activity and selectivity of the catalyst is due to a synergistic effect.In the real fuel cell, improvement of an activity in electrochemical cell measurement was also obtained by in-situ differential electrochemical mass spectrometry. Increase in activity over ceria modified catalyst also led to increase in selectivity for CO2 formation. Increasing in activity was indicated by increment of Faradaic current and the increasing selectivity of the catalysts to the CO2 formation was indicated by increment of the CO2 current efficiency. Both increasing of the activity and selectivity were occurred at low potential less than 0.6 V vs. RHE Increasing activity of ethanol oxidation over ceria modified Pt-based catalysts in comparison to reference catalyst (20% Pt/C ) at potential 0.6 V and temperature 90oC are: 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 5.99%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 3.89%, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 19.6%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 26.3%. The product of the ethanol oxidation reaction over Pt/C, PtCeO2/C, PtRh/C and PtRhCeO2/C which was investigated by in-situ DEMS were CO2, acetaldehyde, methane, ethane. Meanwhile, acetic acid was not detected by DEMS due to low volatility. CO2 current efficiency (CCE) was represented the selectivity to CO2 formation of ethanol oxidation. Increasing CCE over ceria modified Pt-based catalysts in comparison to reference catalyst (20% Pt/C ) at potential 0.6 V and temperature 90oC are: 20% PtCeO2/C (in-house CeO2): 20%, 20% PtCeO2/C (commercial CeO2): 19 %, 20% PtRhCeO2/C (in-house CeO2): 27%, 20% PtRhCeO2/C (Commercial CeO2): 24%."

"Telepon seluler merupakan salah satu jenis alat komunikasi yang memiliki daya tahan baterai yang relatif singkat. Untuk itu dibutuhkan sumber listrik yang dapat memenuhi kebutuhan listrik pada telepon seluler. Salah satu sumber listrik yang dapat digunakan adalah Direct Methanol Fuel Cell (DMFC). Direct Methanol Fuel Cell merupakan salah satu alat yang dapat menghasilkan listrik dari reaksi elektrokimia dengan bahan bakar metanol. Untuk peralatan portable, jenis DMFC yang digunakan adalah Passive DMFC, dimana oksigen didapatkan dengan menggunakan metode air breathing dan metanol disuplai tanpa menggunakan pompa. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui uji kinerja dari Passive DMFC dan nantinya dapat digunakan sebagai charger telepon seluler. Dari hasil penelitian didapatkan satu cell stack Passive DMFC dengan ukuran kecil yaitu 5 cm x 5 cm x 2,3 cm dan dapat menghasilkan voltase 0,45 V dan densitas daya maksimal 0,65 mW/cm2 pada saat densitas arus 4,15 mA/cm2 Pada saat Passive DMFC dua cell stack disusun secara seri didapatkan voltase pada saat tanpa beban adalah 0,72 V dan densitas daya maksimal 0,88 mW/cm2 pada saat densitas arus 3,76 mA/cm2. Dari hasil kinerja yang didapatkan, Passive DMFC belum dapat digunakan sebagai charger telepon seluler.

---

Cellular phone is kind of communication tools that has relatively short battery life. Therefore it requires a power source that can meet the electricity needs of the cellular phone. One source of electricity that can be used is a Direct Methanol Full Cell (DMFC). DMFC is one tool that can generate electricity from the electrochemical reaction with methanol as the fuel. For portable equipment, the type of DMFC that usually be used is Passive DMFC, where oxygen is obtained by using the method of air breathing and methanol is supplied without using pump. This study is proposed to get the design and know the performance of Passive DMFC and futhet could be used as a cellular phone charger.The results obtain from Passive DMFC cell stack with small size of 5 cm x 5 cm x 2.3 cm can produce voltage of 0,45 V and a maximum power density of 0.65 mW/cm2 at a current density of 4.15 mA/cm2. When Passive DMFC cell stack is arranged in two series, it can produce voltage of 0.72 V and the maximum power density of 0.88 mW/cm2 at current density of 3.76 mA/cm2. From the performance results obtained, Passive DMFC can not be used as a cellular phone charger."

"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."

"Fuel cell urea membutuhkan katalis berbasis logam Ni. Tetapi logam Ni memiliki sifat over potensial yang tinggi sehingga menurunkan efisensi fuel cell. Doping dengan MnO2 dapat menurunkan over potensial Ni. Oleh karena itu pada penelitian ini NiMn2O4 dideposisi dengan metode hidrotermal pada permukaan busa nikel untuk digunakan sebagai katalis pada anoda fuel cell urea. Pendeposisian dilakukan pada struktur busa nikel yang berpori menggunakan larutan Mn(NO3)2.6H2O dan Ni(NO3)2.6H2O sebagai prekusor nikel dan mangan dengan kehadiran urea. Reaksi dilakukan autoclave dan dipanaskan di dalam furnace dengan suhu 180° C selama 24 jam. Dilanjtkan dengan annealing pada 400° C selama 2 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa busa nikel telah berhasil dimodifikasi dengan NiMn2O4. NiMn2O4/busa nikel menunjukkan densitas arus yang baik untuk fuel cell urea berdasarkan hasil cyclic voltammetry. Variasi konsentrasi prekusor nikel dan mangan pada rasio 1:1 menunjukkan hasil terbaik dengan densitas arus sebesar 206.453 mA cm-2 didalam larutan 2 M KOH dan 0.33 M Urea. Aplikasi pada Direct Urea Fuel Cell menunjukkan densitas daya yang dihasilkan adalah 0.304 mW cm-2 dengan mengunakan larutan 2 M KOH dan 0.33 M Urea dalam anoda dan larutan 2 M H2O2 dan 2 M H2SO4 pada katoda.

---

ABSTRACTUrea fuel cells require a Ni metal-based catalyst. However, Ni metal has high over potential properties, thus reducing fuel cell efficiency. Doping with MnO2 can reduce the over potential of Ni. Therefore, in this study NiMn2O4 was deposited by hydrothermal method on the surface of nickel foam to be used as a catalyst in the urea fuel cell anode. The deposition was carried out on the porous nickel foam structure using a solution of Mn(NO3)2.6H2O and Ni(NO3)2.6H2O as a precursor to nickel and manganese in the presence of urea. The reaction is autoclaved and heated in a furnace at 180 ° C for 24 hours. Continued with annealing at 400 ° C for 2 hours. The results showed that nickel foam was successfully modified with NiMn2O4. NiMn2O4 / nickel foam shows good current density for urea fuel cells based on cyclic voltammetry results. The variation in the concentration of nickel and manganese precursors at a 1: 1 ratio showed the best results with a current density of 206,453 mA cm-2 in a 2 M KOH solution and 0.33 M Urea. Application to the Direct Urea Fuel Cell shows that the resulting power density is 0.304 mW cm-2 using a 2 M KOH solution and 0.33 M Urea in the anode and a 2 M H2O2 and 2 M H2SO4 solution at the cathode."