PEMBUATAN DAN KARAKTERISASI KOMPOSIT MEMBRAN PEEK SILIKA/CLAY UNTUK APLIKASI DIRECT METHANOL FUEL CELL (DMFC) Tesis

Abstract

Ketersediaan bahan bakar fosil semakin hari semakin menipis serta berkurangnya suplai minyak mentah dunia menimbulkan perhatian yang mendalam untuk mencari sumber – sumber energy alternatif yang lebih ramah terhadap lingkungan. DMFC merupakan salah satu sumber energy alternatif yang tidak menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan, effisiensi tinggi, portable dan dioperasikan pada temperatur yang relative rendah. Dalam DMFC membrane merupakan komponen utama karena selain berfungsi sebagai sarana transportasi ion hidrogen (H+) yang dihasilkan dari reaksi oksidasi di anoda juga sebagai pembatas antara kedua elektroda. Membran yang banyak digunakan adalah Nafion tetapi memiliki permasalahan yaitu terjadi methanol cross-over. Untuk mengurangi methanol cross-over melalui membran salah satu alternatif yang dilakukan adalah modifikasi membran elektrolit alternatif. Dalam penelitian ini dilakukan modifikasi sulfonasi polyether eter keton (SPEEK) dengan silika/clay. Penelitian ini dilakukan dengan tiga tahap yaitu proses sulfonasi, pembuatan membran, karakterisasi membran dengan swelling air dan swelling metanol, scanning electron microscopy (SEM), fourier transform infra red (FTIR), konduktifitas proton dan permeabilitas metanol. Hasil SEM menunjukkan bahwa morfologi permukaan membran rapat, berpori dan asimetris tergantung pada komposisi silika/clay. Hasil FTIR menunjukkan puncak bilangan gelombang SPEEK silika/clay adalah 1089,78 cm-1. Swelling air SPEEK silika/clay 3%, 5% dan 97% adalah 38,23%, 19,08% dan 3,52% serta swelling metanol adalah 49,10%, 22,35% dan 5,68%. Konduktifitas proton komposit membran SPEEK silika/clay 3%, 5% dan 97% adalah 5,94E-02 S/cm, 3,87E-02 S/cm dan 1,22E-03 S/cm, tetapi masih dapat digunakan untuk operasi sel bahan bakar karena lebih besar dari 1x10-5 S/cm. Permeabilitas metanol komposit membran SPEEK silika/clay 3%, 5% dan 97% adalah 6,88E-07 cm2/s, 5,78E-07 cm2/s dan 3,90E-07 cm2/s. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa semakin besar komposisi silika/clay dalam modifikasi membran SPEEK menyebabkan terjadi penurunan swelling air dan swelling metanol, konduktifitas proton, dan permeabilitas metanol.