Pengembangan Kitosan dan Modifikasinya sebagai Membran Elektrolit untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell

Kedang, Yohana Ivana (2024) Pengembangan Kitosan dan Modifikasinya sebagai Membran Elektrolit untuk Aplikasi Direct Methanol Fuel Cell. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 7204202003_Dissertation.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2026. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) merupakan salah satu jenis dari sel bahan bakar dengan salah satu komponen utamanya adalah polymer electrolyte membrane (PEM) berfungsi sebagai membran penukar proton. PEM dapat berupa membran komposit yang berbasis kitosan telah berhasil difabrikasi dengan metode inversi fasa lalu dilakukan analisis sifat fisikokimia dan kinerja untuk DMFC. Tujuan dari penelitian ini adalah memperoleh jenis filler mesoporous phosphotungstic acid (mPTA), mesoporous phosphotungstic acid-silicate (mPTA-Si), mesoporous phosphotungstic acid-montmorillonite (mPTA-MMT), mendapatkan penjelasan atas pengaruh blending antara kitosan, polimer PVA, dan pengaruh penambahan filler mPTA, mPTA-Si, mPTA-MMT terhadap interaksi kimiawi dan kinerja dari membran komposit untuk DMFC. Kontribusi pada penelitian ini adalah memberikan alternatif rujukan jenis membran-membran pengganti Nafion. Penelitian ini terdiri dari beberapa tahap yaitu modifikasi PTA menjadi m-PTA, modifikasi PTA dan tetra ortho silicate (TEOS) menjadi mPTA-Si, modifikasi PTA dan MMT menjadi mPTA-MMT, dan blending antara PVA dan kitosan. Dalam penelitian ini, PTA murni telah berhasil ditransformasi menjadi mesopori PTA, PTA dan TEOS telah berhasil ditransformasi menjadi mesopori PTA-Si, PTA dan MMT berhasil ditransfornasikan menjadi mPTA-MMT yang dibuktikan dengan hasil XRD yang menunjukkan puncak-puncak yang khas pada puncak 2θ= 11° (bidang 110), 2θ= 27° (bidang 222), 2θ= 31° (bidang 400). Di sisi lain, penambahan filler m-PTA, mPTA-Si, MPTA-MMT memberikan peningkatan kinerja pada membran komposit dengan komposisi masing-masing filler optimum yaitu 0,125 g filler. Komposisi filler tersebut memberikan kinerja terbaik diantara membran komposit yang lain dengan nilai densitas daya maksimum yang diperoleh pada membran CS/PVA/mPTA-MMT adalah 21,5 mW/cm2 dan densitas arus maksimum sebesar 140 mA/cm2. Penelitian memberikan dampak berupa solusi dan alternatif pada membran komersial Nafion berupa membran komposit dengan kinerja dan selektivitas membran yang lebih baik daripada Nafion.
=======================================================================================================================================
Direct Methanol Fuel Cell (DMFC) is a type of fuel cell with one of the main components is PEM which functions as a proton exchange membrane. PEM can be a chitosan-based composite membrane that has been successfully fabricated using the phase inversion method and then analyzed the physicochemical properties and performance for DMFC. The aim of this research is to obtain the types of filler m-PTA, mPTA-Si, mPTA-MMT, to obtain an explanation of the effect of mixing chitosan, PVA polymer, and the effect of adding m-PTA, mPTA-Si, mPTA-MMT fillers on chemical interactions and performance of composite membranes for DMFC. The contribution to this research is to provide alternative reference types of membranes to replace Nafion. This research consisted of several stages, namely modification of PTA to m-PTA, modification of PTA and TEOS to mPTA-Si, modification of PTA and MMT to mPTA-MMT, and blending between PVA and chitosan. In this research, pure PTA has been successfully transformed into mesoporous PTA, PTA and TEOS have been successfully transformed into mesoporous PTA-Si, PTA and MMT have been successfully transformed into mesoporous PTA-MMT as evidenced by the XRD results which show distinctive peaks at the 2θ peak. = 11° (110 plane), 2θ= 27° (222 plane), 2θ= 31° (400 plane). On the other hand, the addition of m-PTA, mPTA-Si, MPTA-MMT fillers provides increased performance for composite membranes with the optimum composition of each filler, namely 0.125 g of filler. This filler composition provides the best performance among other composite membranes with the maximum power density value obtained on the CS/PVA/mPTA-MMT membrane being 21.5 mW/cm2 and the maximum current density being 140 mA/cm2. This research can have an impact in the form of solutions and alternatives to commercial Nafion membrane in the form of composite membranes with better membrane’s performances and selectivity than Nafion.

Item Type:	Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords:	Kitosan, polivinil alkohol, mesopori asam fosfotungstat, mesopori asam fosfotungstat-silika, mesopori asam fosfotungstat-montmorilonit, sel bahan bakar Chitosan, polyvinyl alcohol, mesoporous phosphotungstic acid, mesoporous phosphotungstic acid-silicate, mesoporous phosphotungstic acid- montmorillonite, fuel cell
Subjects:	Q Science > QD Chemistry Q Science > QD Chemistry > QD63.S4 Separation (Technology)
Divisions:	Faculty of Science and Data Analytics (SCIENTICS) > Chemistry > 47001-(S3) PhD Thesis
Depositing User:	Yohana Ivana Kedang
Date Deposited:	13 Aug 2024 07:45
Last Modified:	29 Aug 2024 06:18
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/113863

Actions (login required)

View Item