2019 : Peningkatan Kinerja Membran Elektrolit Untuk Sel Bahan Bakar : Peran gugus fungsi dalam struktur komposit sebagai jalur lintasan proton – Topik Kedua (Variasi loading filler carbon nanotube-termodifikasi-montmorilonit dengan jumlah matriks-berbasis-kitosan terbaik)

Drs. Lukman Atmaja M.Si., Ph.D

Year

2019

Published in

-

External link

Type

RESEARCH

Keywords

-


Abstract

Penelitian ini adalah topik kedua dari dua topik yang ada dalam payung penelitian utama tahun kedua (2019) Skema Pascasarjana, yakni, peningkatan kinerja membran elektrolit melalui fabrikasi komposit alternatif untuk menghasilkan energi terbarukan. Untuk tahun ketiga (2020), ringkasan akan disampaikan pada akhir tahun 2019. Energi terbarukan dapat dihasilkan dari sel energi/bahan-bakar (fuel cell) karena pada prosesnya energi kimia diubah menjadi energi listrik dari bahan-bahan yang 100% non-fosil. Walaupun telah mendapatkan kemajuan-kemajuan yang signifikan, namun sistem sel energi ini masih terus memerlukan pengembangan-pengembangan untuk mencapai efisiensi yang lebih marketable. Sistem Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) sejauh ini dianggap sebagi sel energi yang paling efisien dan murah namun masih banyak memiliki kekurangan-kekurangan sehingga topik ini terus merupakan area riset yang terdepan. Nafion, membran DMFC komersial yang tersedia di pasaran, memang memiliki konduktifitas proton tinggi, stabil secara kimia dan mekanik. Namun membran ini mahal dengan permeabilitas metanol relatif tinggi dan tidak dapat beroperasi dengan baik pada suhu tinggi yang semuanya ini telah membatasi penggunaannya untuk sel energi/bahan-bakar masa depan. Pada penelitian yang diusulkan ini, kekurangan sifat-sifat membran dalam hal permeabilitas metanol yang tinggi dan ketahanan terhadap panas yang rendah akan diatasi dengan fabrikasi membran baru memakai matriks berbasis kitosan dan filler berbasis carbon nanotube. Kitosan akan diekstraksi dari udang Windu melalui tahap-tahap deproteinasi, demineralisasi dan deasetilasi. Sebagai matriks, kitosan yang akan dipakai adalah yang telah dimodifikasi dengan anhidratftalat pada komposisi optimum yang telah diperoleh pada penelitian sebelumnya (Penelitian Tim Pascasarjana Tahun I – 2018). Sebagai filler, monmorilonit akan dimodifikasi dengan carbon nanotube dengan metoda sol-gel dengan kondisi optimum tertentu, yakni dengan mengubah gugus pada carbon nanotubes menjadi oksida carbon nanotubes (o-CNTs). Selanjutnya, matriks dan filler digabung dalam fabrikasi membran melalui solution cast technique sederhana. Penggabungan ini dilakukan dengan memvariasi jumlah filler termodifikasi tersebut pada jumlah matriks termodifikasi yang konstan. Setiap membran komposit yang dihasilkan akan dikarakterisasi untuk menganalisis sifat-sifatnya yang ada. Karakterisasi tersebut meliputi dua jenis, yakni yang berkaitan dengan sifat unik materialnya (struktur membran, ketahanan terhadap suhu, morfologi, bentuk fasa dan kristal) dan yang berkaitan dengan fungsi materialnya sebagai membran sel bahan-bakar (water uptake, methanol uptake, kestabilan oksidatif, kapasitas penukar ion, konduktifitas proton, permeabilitas metanol, selektifitas membran). Luaran yang ditargetkan untuk tahun 2019 adalah 1 paper untuk di-submitkan ke Journal of Power Sources dan 1 paper pada suatu International Conference. Untuk tahun 2020, 1 paper untuk disubmitkan ke jurnal yang akan ditentukan kemudian dan 1 paper pada Conference of Aseanian Membrane Society. Tingkat Kesiapan Teknologi untuk penelitian ini berada pada nilai 4 setelah diukur sesuai https://tkt2.ristekdikti.go.id. Hal ini karena : semua tes komponen telah lengkap dilakukan di lab, persyaratan adopter telah diketahui, komponen-2 membran telah berfungsi, membran secara keseluruhan dalam lingkungan nyata membrane electrode assembly (MEA) telah pernah menghasilkan energi, prototipe teknologi skala lab telah selesai, langkah manufaktur fabrikasi membran telah dilakukan di lab, dan sistem rancang bangun skala lab telah dilakukan namun belum memuaskan. Pada akhir penelitian, produk membran yang dihasilkan akan memiliki TKT dengan nilai 5.