Hasil Pencarian  ::  Simpan CSV :: Kembali

Abstrak :
Bipolar plate in a polymer membrane fuel cell (PMCF) plays important role either in improving cell performance or reducing production cost. This work studied the effect of additives and carbon compositions on properties of polymer / carbon composite as bipolar plate material. The effects of two additives, i.e.: PVDF (polyvinylidene fluoride) and EDPM (etilena -propilena-diena terpolimer), each in four different compositions of polymer / carbon composites was tested. The results show that the addition of EPDM tends to give higher conductivity of composite but lower tensile and flexural strength, compared to PVDF, further, the increase of carbon mass fraction in the composites shows the same effect, that is higher conductivity but lower tensile and flexural strength.

Abstrak :
Komposit yang dikenal dengan PMC (Polymer Matrix Composite) telah lama dikembangkan. Komposit jenis ini dapat memenuhi kriteria untuk sel bahan bakar baik dari sifat mekanikal ataupun elektrikal. Material polimer thermoplastik seperti halnya ABS ( Acrylonitril Butadiene Styrene ) sifatnya yang cukup ringan dan ulet bila diperkuat dengan karbon grafit yang keras dan ulet serta kompensasi berat melalui pengkayaan grafit dengan carbon black dapat menghasilkan sistem komposit berupa graphite bipolar plate untuk aplikasi sebagai sel bahan bakar. Bipolar plate merupakan komponen yang sangat penting dalam sistem Proton Exchange Membran Fuel Cell berperan untuk menghindari bercampurnya oksigen dan bahan bakar hidrogen. Pada penelitian ini telah berhasil dibuat pelat bipolar sebagai bagian suatu sistem sel bahan bakar berbasis PEMFC ( Proton Exchange Membrane Fuel Cell ). Material campuran grafit/carbon black dan ABS dicampur dengan pelarut pelarut MEK ( Metyl Etyl Keton) dalam suatu reaktor batch dan dibantu peralatan Ultrasonic stirrer pada temperatur operasional sekitar 60°C. Komposit pelat dengan komposisi 75:25%, 60:40% dan 50:50% (fraksi volume) diperoleh melalui hot pressing compression pada tekanan 100, 150, 200 bar dengan temperatur 175, 200 dan 225°C. Pada penelitian ini juga dipelajari pengaruh temperatur heating dan kompaksi terhadap karakterisasi dari komposit graphite bipolar plate yang meliputi pengujian kuat tarik, kuat tekan, flexural strength, kekerasan, densitas, porositas, konduktivitas listrik dan struktur internal bipolar plate. Dari hasil penelitian ini diperoleh bahwa dengan pemanasan temperatur mendekati (225°C) sifat mekanik kuat lentur meningkat rata - rata 22 %. Konduktivitas listrik tertinggi diperoleh dari komposit dengan komposisi 75 : 25. Komposit bipolar plate dengan komposisi 40 : 60 , yang diperoleh melalui pemanasan pada temperatur 225°C dan penekanan 200 bar merupakan komposit yang paling memenuhi spesifikasi bipolar plate yang digunakan secara luas. ......The so called Polymer Matrix Composite, PMC is a well developed composite materials. The PMC is considered able to fulfil requirement mechanically and electrically for fuel cell bipolar plate applications. Although, thermoplastic polymer like ABS ( Acrylonitril Butadiene Styrene ) is light and soft materials, however, when reinforced by hard and tough graphites, enriched further by carbon black this should resulted in a composite system which suitable for graphite bipolar plates fuel cell applications. Bipolar paltes is one of most importnat component in Proton Exchange Membran Fuel Cell system acting to prevent oxygen and hydrogen gasses mixing. This research is aiming at observing the influence of heating temperature and pressure especially on mechanical and physical properties of bipolar plates. The electrical conductivity of the plates is another objectives of current research work. The research works have succeded to prepare a bipolar plate for PEMFC ( Proton Exchange Membrane Fuel Cell). Graphite and carbon black powder as well as ABS matrix were mixed together with MEK (Methyl Ethyl Ketone) solvent in an ultrasonic stirrer at temperature ~ 60°C. The volume rasio of carbon : matrix were fixed as 75:25% , 60:40% and 50:50% . the mixture materials were the dried in a oven at 60OC and successively pressed using a hot press compression apparatus at a pressure of 100, 150 and 200 bar and operating temperature heating of 175, 200 and 225°C respectively. The mechanical properties like tensile strength, flexural strength, compressive strength,hardness as well as the physical propertis like density, porosity, electric conductivity and internal structure were sistematicaly evaluated. Experimental results showed that heating at 225°C increased flexural strength at about 22 %. The highest electical conductivity was obtained in a bipolar plate with 75 : 25 volume ratio composition. However, the bipolar plate with 60 : 40 volume ratio which compressed under a pressure of 200 bar at 225°C was found to be the best result so far, having the closest properties with that utilized as bipolar plates in fuel cell applications.

Abstrak :
Sel tunam merupakan salah satu energi alternatif yang potensial untuk dikembangkan mengingat potensi dan jenis sumber energi yang terbarukan. Salah satu jenis sel tunam adalah Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC). Pada PEMFC terdapat komponen penting yang disebut dengan pelat bipolar. Pelat bipolar memiliki prosentase terbesar dalam berat dan biaya pembuatan sel tunam. Pada penelitian ini dibuat pelat bipolar karbon komposit dengan 80%wt matriks dan penguat yang terdiri dari 90-100% wt grafit dapur busur listrik (EAF) dan 0-10% wt carbon black FEF 550 dan 20%wt polimer sebagai pengikat yang terdiri dari epoksi resin dan pengeras dengan perbandingan 1:1. Pembuatan pelat bipolar ini dengan variabel penambahan 0-10%wt carbon black FEF 550 yaitu 0;2,5;5;7,5 dan 10%wt carbon black FEF. Proses pencampuran menggunakan pengaduk berkecepatan tinggi dengan kecepatan 28.000 rpm dan dicetak menggunakan metode cetak kompresi dengan tekanan 55 MPa, suhu 100°C, selama 4 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa komposisi optimum terdapat pada 10%wt carbon black FEF 550 dimana dihasilkan nilai densitas sebesar 2,34 gr/cm3, porositas 2,39%, kekuatan fleksural 30,06 MPa, dan konduktivitas listrik 6,52 S/cm.

---

Fuel cell is one of the potentially alternative energy to be developed due to its potential and kind as renewable energy sources. Fuel cell has many types and one of them is PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell). Bipolar plate is one of main components in PEMFC which have the largest percentage in fuel cell weight and production cost. In this study, the bipolar plate materials made from carbon composites. Constituent materials carbon composites are 80wt% matrix and reinforcement, consist of 95wt% Graphite EAF (Electric Arc Furnace) and 0-10%wt carbon black FEF 550 and 20% polymer as binder consist of epoxy resin and hardener with ratio 1:1. The addition variabels 0-10%wt of carbon black FEF 550 are 0;2,5;5;7,5 and 10%wt. The mixing process used high-speed mixer with mixing speeds 28.000 rpm and to form the plate used compression molding with pressure 55 MPa, 100°C, for 4 hours. The test results showed that the maximum composition was 10%wt carbon black FEF 550 which values are density 2,34 gr/cm3, porosity 2,39%, flexural strength 30,06 MPa and electric conductivity 5,52 S/cm.

Abstrak :
Pada Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), pelat bipolar merupakan komponen utama yang memenuhi sekitar 80% volum fuel cell, 70% bobot fuel cell, dan 60% biaya produksi. Pelat bipolar berfungsi sebagai penghubung elektrik antara dua elektroda dengan kutub yang berbeda, mendistribusikan gas reaktan (H2 dan O2), penghantar elektron dari anoda ke katoda, penghantar panas dari dan menuju elektroda mengalirkan produk akhir dalam bentuk air dari tiap sel, penghalang perpindahan gas antar sel, dan menjaga stabilitas struktur dari PMFC itu sendiri. Persyaratan yang harus dimiliki pelat bipolar, yaitu densitas rendah, sifat mekanis dan konduktivitas listrik yang tinggi, mudah diproses, dan murah. Pelat bipolar PEMFC dapat dibuat dengan metode compression moulding dengan variasi penambahan aluminium powder (0.87-1.74%wt) menggunakan tekanan 55 MPa pada temperatur 100°C selama 4 jam. Material penyusun pelat bipolar ini antara lain grafit EAF, carbon black, aluminum powder, resin epoksi, hardener, dan metanol. Total berat bahan penyusun pelat bipolar komposit adalah 144 gram. Perbandingan komposisi grafit EAF: (carbon black + aluminum powder), yaitu 95%:5% dari 80% total berat bahan penyusun pelat bipolar komposit sedangkan perbandingan resin epoksi:hardener, yaitu 50%:50% dari 20% total berat bahan penyusun pelat bipolar komposit. Penelitian ini difokuskan untuk mengetahui pengaruh penambahan aluminum powder terhadap sifat mekanis dan konduktivitas listrik pelat bipolar yang dihasilkan. Konduktivitas listrik terbesar didapat pada pelat bipolar dengan penambahan 1.52%wt aluminium powder, dengan nilai konduktivitas sebesar 0.53 S/cm dan kekuatan fleksural 52.88 MPa. Nilai densitas untuk kelima variabel penambahan penguat aluminium powder (0.87-1.74%wt) berada pada rentang 1,6-1,7 gr/cm3, kekuatan fleksural sebesar 36-58 MPa, serta porositas ≤ 1,5%. ......In Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC), bipolar plate is a major component which dominate about 80% volume of the fuel cell, 70% weight of the fuel cell, and 60% of production costs. Bipolar plate serves as an electrical connection between two electrodes with different poles, distribute reactant gases (H2 and O2), sending electrons from anode to cathode, distrbute heat from and toward cathode, discharge the final product in the form of water from each cell, as a barrier of the gas migration between cell, and maintain the stability of the PEMFC structure. Bipolare plate are required to have low density, excellent conductvity and mechanical properties, easy to process, and low cost production. PEMFC bipolar plate has been fabricated by compression molding method with the addition of variations of aluminum powder (0.87-1.74wt%) at pressure of 55 Mpa, temperature of 100°C for 4 hours. Constituent material consitsting of EAF graphite, carbon black, aluminum powder, epoxy resin, hardener, and methanol. Total weight of composite bipolar plate components are 144gram. Ratio of graphite EAF: (carbon black + aluminium powder) is 95%:5% from 80% of the total weight of component composite bipolar plate. Meanwhile ratio of epoxy resin:hardener is 50%:50% from 20% of the total weight of composite bipolar plate components. This study focused to determine the effect of the addition aluminum powder on electrical conductivity and mechanical properties of bipolar plate. The maximum electrical conductivity obtain by adding 1.52wt% of aluminium powder with value of 0.53 S/cm and flexural strength of 52,88 MPa. The density value for the five sample with addition of aluminum powder (0.87-1.74wt%) as filler in range of 1,6-1,7 gr/cm3, flexural strength of 36-58 MPa, with porosity ≤ 1,5%.

Abstrak :
Produksi masif sel bahan bakar membran polimer (PEMFC) dibatasi oleh harga material yang tinggi serta proses manufaktur yang rumit. Dalam penelitian ini, nanokomposit berbasis polipropilena (PP) dibuat dengan pengisi tembaga nanopartikel (CuNP) dan grafit (G). Tiga jenis nanokomposit, disebut PP/CuNP, CuNP/PP, dan CuNP/PP/G, difabrikasi dengan metode pencampuran kimiawibasah dan fasa-padat. Kemungkinan penggunaan sampel-sampel sebagai material pelat bipolar diinvestigasi dalam penelitian ini. Hasil-hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa kedua jenis pengisi mempengaruhi sifat optis, kelistrikan, dan mekanis dari nanokomposit. Seluruh PP/CuNP, dengan kandungan pengisi tunggal yang tidak dominan, didapati bersifat insulator dengan nilai energi celah pita (Eg) berkisar antara 5,93 - 4,26 eV dan nilai konduktivitas listrik (σ) yang sangat kecil (~0 S/cm). Sementara itu, pada CuNP/PP yang fraksi berat pengisi tunggalnya dominan, didapati seluruhnya bersifat semikonduktor dengan nilai Eg dan σ berada pada kisaran 2,24 - 2,34 eV dan 0,13 - 3,38 S/cm. Pada tahapan berikutnya, pengamatan pada nanokomposit hibrida CuNP/PP/G menunjukkan bahwa sebagian nanokomposit bersifat insulator sedangkan yang lainnya bersifat semikonduktor, dengan nilai Eg dan σ berada pada kisaran 1,77 - 11,70 eV dan 0,0005 - 2,65 S/cm. ......The massive production of polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is restricted due to high material cost and complicated manufacturing process. In current research, the polypropylene (PP) based composites has been prepared with copper nanoparticle (CuNP) and graphite (G) as the fillers. Three types of nanocomposites, called PP/CuNP, CuNP/PP, and CuNP/PP/G, were fabricated by both chemical and solid-state mixing methods. The possibilities for bipolar plate material was investigated. The results show that both fillers affected the optical, electrical, and mechanical properties of the nanocomposites. All of PP/CuNPs, which fillers inside were not dominant, were observed as insulators with band gap energy values were in the range of 4.26 - 5.93 eV and very small electrical conductivities (σ = ~0 S/cm). On the contrary, all of CuNP/PPs, which had dominant filler phases, were observed as semiconductors with Eg and σ were in the ranges of 2.24 - 2.34 eV and 0.13 - 3.38 S/cm, respectively. Furthermore, for the CuNP/PP/Gs hybrid nanocomposites, it is found that some of CuNP/PP/Gs were insulators while others were semiconductors with Eg and σ were in the ranges of 1,77 - 11,70 eV and 0.00005 - 2.65 S/cm.

Abstrak :
ABSTRAK
Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) merupakan sumber energi alternatif yang menjanjikan dengan menggunakan H2 dan O2 sebagai bahan bakarnya. Pelat bipolar merupakan komponen PEMFC yang berkontribusi terhadap 80% volum, 70% berat, dan 60% biaya produksi. Pelat bipolar komposit merupakan solusi untuk mengurangi biaya fabrikasi PEMFC. Pada penelitian ini, pelat bipolar terbuat dari 80 %wt grafit EAF dan carbon black sebagai filler serta 20%wt resin epoksi sebagai binder. Variasi penambahan aluminium powder sebesar 0 %wt, 0,22 %wt, 0,43 %wt, 0,65 %wt, 0,87 %wt sebagai aditif untuk meningkatkan konduktivitas listrik. Pembuatan pelat bipolar dilakukan dengan metode compression moulding pada temperatur 100 oC yang menggunakan tekanan 55 MPa selama 4 jam. Hasil penelitian menunjukkan pelat bipolar dengan penambahan 0.65 %wt aluminium powder memiliki performa terbaik dengan nilai densitas sebesar 1,75 gr/cm3, kekuatan fleksural sebesar 38.66 MPa, nilai konduktivitas listrik sebesar 0,65 S/cm, serta porositas sebesar 0,65%.

---

ABSTRACT
Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is promising alternative energy source fueled with H2 and O2. Bipolar plates contribute to 80% of PEMFC volume, 70% of total weight, and 60% of total cost. Composite bipolar plates are used to reduce PEMFC production cost. In this research, the composite plates made of 80 wt% EAF graphite and carbon black as filler and 20 wt% epoxy resin as binder. Variation of 0 wt%, 0,22 wt%, 0,43 wt%, 0,65 wt%, 0,87 wt% aluminum powders were added in order to improve its electrical conductivity. Manufacture of bipolar plates is done by compression moulding method at a temperature of 1000C with 55MPa of pressure for 4 hours. The result showed that bipolar plate which added with 0.65 wt% aluminum powders gave the best performance with density values of 1.75 gr/cm3, flexural strength of 38.66 MPa, the value of electrical conductivity was 0.65 S/cm, and the porosity of 0.65%.

Abstrak :
ABSTRAK
Sel tunam merupakan salah satu energi alternatif yang dipilih karena sangat efisien, ramah lingkungan, serta memiliki waktu pakai yang lama. Namun sel tunam memiliki harga yang cukup tinggi akibat material penyusun yang menyebabkan massanya menjadi berat dan proses manufaktur yang rumit. Pada PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), pelat bipolar merupakan komponen utama yang memenuhi sekitar 80% volume, 70% bobot, dan 60% biaya produksi. Oleh karena itu, penelitian ini dilakukan untuk mencari alternatif bahan baku dan metode produksinya. Penelitian ini mengembangkan komposit pelat bipolar menggunakan matriks epoksi dengan penguat limbah grafit EAF (Electric Arc Furnace) dan carbon black. Partikel grafit dan carbon black berukuran kurang dari 44 μ. Pelat bipolar difabrikasi dengan melakukan variasi waktu mixing antara grafit dan carbon black selama 75, 90, 105, 120, dan 135 menit. Kemudian proses dilanjutkan dengan compression molding pada temperatur 100oC dengan tekanan sebesar 55 MPa selama 4 jam. Sifat mekanis dan listrik pelat bipolar diuji melalui pengujian densitas (ASTM D792), porositas (ASTM C20), fleksural (ASTM D790), dan konduktivitas (ASTM B193). Fokus penelitian ini untuk mengetahui pengaruh waktu mixing terhadap homogenitas, sifat mekanis, dan konduktivitas listrik pelat bipolar yang dihasilkan. Performa terbaik didapat pada pelat bipolar yang dihasilkan dengan menggunakan waktu mixing sebesar 135 menit dengan nilai densitas sebesar 1,75 gr/cm3, nilai porositas sebesar 0.24%, kekuatan fleksural sebesar 57.12 MPa, serta nilai konduktivitas listrik sebesar 1,02 S/cm.

---

ABSTRACT
Fuel cell is one of the chosen alternative energy because it is very efficient, environmentally friendly, and long-term usage. However, fuel cell has a fairly high price due to its constituent material which causes the mass to be heavy and complicated manufacturing process. In PEMFC (Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell), bipolar plate is a major component that meets about 80% by volume, 70% weight, and 60% of production cost. Therefore, this research was conducted to find out the alternative raw materials and production methods. This research develops a composite bipolar plate using an epoxy as a matrix with Electric Arc Furnace waste (graphite EAF) and carbon black as a reinforcement. Graphite and carbon black particles were measuring less than 44 μ. Bipolar plates were fabricated by mixing time variation between graphite and carbon black for 75, 90, 105, 120, and 135 minutes. Afterwards, the process was followed by compression molding at a temperature of 110oC with a pressure of 55 MPa for 4 hours. Mechanical and electrical properties of bipolar plates were tested by density (ASTM D792), porosity (ASTM C20), flexural (ASTM D790), and conductivity (ASTM B193) testing. The focus of this research to determine the influence of mixing time on homogeneity, mechanical properties, and electrical conductivity of the bipolar plate produced. The best performance obtained on a bipolar plate generated using the mixing time of 135 minutes with a value of 1,75 gr/cm3 density, porosity value of 0.24%, flexural strength of 57.12 MPa, and electrical conductivity of 1,02 S/cm.

Abstrak :
Sel Tunam adalah suatu alat konversi energi elektrokimia yang mengubah energi kimia (gas H2 dan O2) menjadi energi listrik sebagai hasil utama. Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) merupakan salah satu jenis sel tunam yang sedang banyak dikembangkan karena memiliki banyak keunggulan seperti, temperatur operasi yang relatif rendah, power density yang tinggi, emisi gas buang yang rendah, serta energi yang efisien. Bagian penting dari sistem PEMFC adalah pelat bipolar yang merupakan komponen yang memberikan kontribusi berat dan volume yang tinggi mencapai 80% dari berat sel tunam secara keseluruhan. Oleh karena itu, sangat perlu dilakukan suatu rekayasa dengan material komposit yang massa jenisnya ringan namun juga memiliki sifat mekanis dan konduktivitas yang baik. Penelitian ini bertujuan untuk merekayasa pelat bipolar tersebut dengan menggunakan bahan utama grafit, polimer termoset epoxy, serta penambahan carbon black dengan komposisi 5% berukuran kurang dari 44 μm. Pelat bipolar difabrikasi dengan melakukan variasi waktu mixing antara grafit EAF dan carbon black selama 15, 30, 45, 60, dan 75 menit. Pembuatan pelat bipolar ini dilakukan dengan proses hot press sebesar 55 MPa dan temperatur 100oC selama 4 jam dengan cetakan yang berukuran panjang 15 cm, lebar 15 cm, dan tebal 3-4 mm. Setelah dilakukan karakterisasi, maka pelat bipolar ini menghasilkan sifat-sifat yang optimal pada waktu campur 15 menit, yaitu kekuatan fleksural 49,23 MPa, konduktivitas 6,71 S/cm, densitas 1,62 gr/cm3 , serta porositas 0,75%. Hasil ini masih bisa ditingkatkan terutama nilai konduktivitas pada pelat bipolar tersebut, sehingga diharapkan mampu digunakan sebagai pelat bipolar pada sistem sel tunam untuk sumber energi masa depan. ......Fuel cell is an electrochemical energy conversion device that changes chemical energy (H2 and O2 gas) to electrical energy as the primary outcome. Polymer electrolyte Membrane Fuel Cell (PEMFC) is one type of fuel cell being developed because it has many advantages such as operating temperature is relatively low, high power density, emissions are low, and energy efficient. An important part of the PEMFC system is the bipolar plate is a component that contributes to weight and high volume reaches 80% of the weight of the fuel cell as a whole. Therefore, is very necessary to an engineering with composite materials with a minor density but also has good mechanical properties and conductivity. This research aims to reverse the bipolar plate by using the main material of graphite, thermosetting epoxy polymers, and the addition of carbon black with variable composition of 5%wt. That graphite EAF and carbon black particle size are less than 44 μm. Bipolar plate was fabricated by various of mixing time between graphite and carbon black for 15, 30, 75, 60, and 75 minutes. Bipolar plate manufacturing is done by hot press process with 55 MPa pressure and temperature of 100 0 C for 4 hours by using a mold measuring 15 cm long, 15 cm wide, and 3-4 mm thick. After a characterization, the bipolar plate has the properties of the optimal with mixing time at 15 minute, i.e flexural strength 49,23 MPa, conductivity 6,71 S/cm, density 1,62 gr/cm3, and porosity 0,75%. These results could still be improved, especially the value of conductivity of the bipolar plate, so that was expected to be used as bipolar plates in fuel cell systems for future energy sources.